Устройство поиска информации

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано для поиска и оперативной идентификации информации в мультисервисных цифровых сетях передачи данных с коммутацией пакетов. Техническим результатом является расширение области применения устройства и повышение быстродействия. Устройство содержит N формирователей временных интервалов, N блоков селекции, делитель частоты, N регистров временного хранения, N двухвходовых элементов И, разрешающий трехвходовый элемент И, N-входовый элемент ИЛИ-НЕ, электронный ключ, регистр хранения маски, N-входовый элемент И-НЕ, блок управления. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Заявленное техническое решение относится к области электросвязи и может быть применено для поиска и оперативной идентификации информации в мультисервисных цифровых сетях передачи данных с коммутацией пакетов.

Известны устройства поиска информации - см., например, Авт.св. СССР №1621049 "Устройство поиска информации", МПК G 06 F 15/40, заявленное 09.01.89, Авт.св. СССР №1711185 "Устройство поиска информации", МПК G 06 F 15/40, заявленное 05.04.89.

Известные аналоги содержат регистры границ, суммирующие и вычитающие счетчики, схемы сравнения, блоки памяти, блоки вычисления и ряд других элементов, позволяющих осуществлять поиск информации. В ходе приема цифрового сообщения и поиска в нем определенной цифровой последовательности необходимо определить его параметры и соответствие последовательности передачи правилам обмена данными, установленным для данного протокола. Известные аналоги не в полном объеме выполняют эти требования.

В первом аналоге определение коммуникационных пакетов реализовано с вероятностью правильного распознавания менее 0.1, поскольку распознавание производится статистическим способом и не учитывает признаков последовательной передачи информации.

Во втором аналоге существенным недостатком является невозможность получения однозначного решения в связи с низким уровнем достоверности и вероятности идентификации коммуникационного протокола (менее 0.3), так как поиск информационных блоков реализован дихотомическим методом без учета наличия допустимой последовательности пакетов.

Из известных наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности заявленному устройству является устройство Патент РФ №2115952 "Устройство поиска информации", МПК G 06 F 17/40, опубликованное 20.07.98.

Устройство-прототип включает блок памяти, регистр стратегии поиска и вычитающий счетчик, делитель частоты, коммутатор, первый, второй, третий и четвертый блоки селекции, формирователь временных интервалов и блок индикации.

При этом в устройстве-прототипе выход делителя частоты соединен с первыми входами блока памяти, вычитающего счетчика, первого, второго, третьего и четвертого блоков селекции, регистра стратегии поиска. Выходы блока памяти соединены соответственно с четвертым-одиннадцатым входами коммутатора, а первый выход вычитающего счетчика соединен с десятым входом блока памяти, двенадцатым входом коммутатора, одиннадцатым входом первого блока селекции, десятыми входами второго, третьего и четвертого блоков селекции, третьим входом регистра стратегии поиска и является командным выходом устройства. Второй выход вычитающего счетчика соединен с одиннадцатыми входами второго, третьего и четвертого блоков селекции, а третий выход вычитающего счетчика соединен с двенадцатым входом первого блока селекции. Выходы коммутатора соединены с вторым-девятым входами первого, второго, третьего и четвертого блоков селекции соответственно, а первый и второй выходы первого блока селекции соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора. При этом третий выход первого блока селекции соединен с четвертым входом регистра стратегии поиска и четырнадцатым входом вычитающего счетчика, а четвертый выход первого блока селекции соединен с пятым входом регистра стратегии поиска, четырнадцатым входом вычитающего счетчика и входом формирователя временных интервалов. Пятый выход первого блока селекции соединен с третьим входом коммутатора. Шестой выход первого блока селекции и первые выходы второго, третьего и четвертого блоков селекции, выход регистра стратегии поиска соединены с первым входом блока индикации, десятым входом первого блока селекции и четырнадцатым входом вычитающего счетчика. Второй выход второго блока селекции соединен с вторым входом регистра стратегии поиска, а второй выход третьего блока селекции соединен с третьим входом регистра стратегии поиска. При этом второй выход четвертого блока селекции и выход формирователя временных интервалов соединены с вторым входом блока индикации и четырнадцатым входом вычитающего счетчика. Вход делителя частоты, второй-девятый входы блока памяти и второй-тринадцатый входы вычитающего счетчика являются соответственно входом тактовой частоты, сигнальными и информационными входами устройства.

Такая схема позволяет по сравнению с устройствами-аналогами осуществить возможность работы устройства в режиме, близком к режиму реального времени, и обеспечить нулевую вероятность пропуска (в случае наличия априорно достоверной информации о протоколе) за счет синтаксического распознавания протокола TFTP, основанного на операции идентификации передаваемых по каналу пакетов и правил обмена ими в ходе сеанса связи.

Однако данное устройство имеет существенный недостаток - узкую область применения, а именно только для анализа протокола TFTP. Кроме того, идентификация пакетов в устройстве-прототипе осуществляется методом последовательного структурного разбора. Анализ пакетов стека протоколов пакетной передачи данных показал, что идентификация пакетов различных протоколов возможна путем сравнения значений полей пакета или их комбинаций с эталонными значениями, уникальными для каждого из протоколов, причем данное сравнение может выполняться параллельно (Золотов С. Протоколы Internet. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1998. - 304 с.: ил.). Анализ сетей, построенных на базе стека протоколов TCP/IP показал, что подавляющее число нарушений безопасности в сетях данного типа связано с атаками на доступность, которые заключаются в формировании направленного шторма пакетов (например, запросов на установление соединения) в адрес атакуемого узла сети, вызывающих непредусмотренный расход ресурсов узла, что приводит к снижению эффективности функционирования, а иногда и к полной недоступности его ресурсов для абонентов сети (Медведовский И.Д. и др. Атака на Internet. - М.: ДМК, 1999. - 336 с.: ил.). При этом последовательность поступления указанных пакетов может полностью соответствовать правилам обмена информацией, предусмотренных спецификациями на соответствующий протокол (например, в соглашениях принятых для стека протоколов TCP/IP количество последовательно поступающих запросов на установление соединения не ограничивается). Устройство-прототип позволяет осуществлять синтаксический анализ протоколов без учета возможных злоупотреблений, связанных с наличием большого числа повторяющихся типов пакетов.

Целью заявленного технического решения является разработка устройства поиска информации, обеспечивающего расширение области его применения и повышение быстродействия за счет реализации параллельной структурной идентификации пакетов широкого спектра протоколов пакетной передачи данных, а также обнаружения последовательностей повторяющихся пакетов с контролем допустимых интервалов их следования.

Поставленная цель в заявленном устройстве поиска информации достигается тем, что в известном устройстве обслуживания запросов абонентов вычислительной системы, содержащем N формирователей временных интервалов, где N≥1, N блоков селекции, делитель частоты, вход которого является первым тактовым входом устройства, дополнительно введены N регистров временного хранения, N двухвходовых элементов И, разрешающий трехвходовый элемент И, N-входовый элемент ИЛИ-НЕ, электронный ключ, регистр хранения маски, N-входовый элемент И и блок управления.

При этом в заявленном устройстве выход делителя частоты соединен с вторыми тактовыми входами формирователей временных интервалов. Соответствующие разряды К-разрядных входов "Код времени хранения", где K≥1 - разрядность кода времени хранения, формирователей временных интервалов соединены между собой и являются соответствующими разрядами K-разрядного входа "Код времени хранения" устройства. Разрешающие входы N формирователей временных интервалов и первый вход разрешающего трехвходового элемента И соединены между собой и являются разрешающим входом устройства. Соответствующие разряды М-разрядных информационных входов, где М≥1 - количество двоичных разрядов анализируемого блока информации, N регистров временного хранения, N блоков селекции и электронного ключа соединены между собой и являются соответствующими разрядами первого М-разрядного информационного входа устройства. Входы "Инициализация" N формирователей временных интервалов и регистра хранения маски соединены между собой и являются входом "Инициализация" устройства. Выход разрешающего трехвходового элемента И подключен к входам "Разрешение" формирователей временных интервалов, электронного ключа и является выходом "Разрешение" устройства. При этом i-й выход "Выбор блока" блока управления, где i=1, 2...N, соединен с входом "Выбор блока" i-го формирователя временных интервалов. Выход i-го двухвходового элемента И соединен с i-м входом N-входового элемента ИЛИ-НЕ и входом "Результат сравнения" i-го формирователя временных интервалов. Выход "Установка" i-го формирователя временных интервалов соединен с входом "Установка" i-го регистра временного хранения. Выход "Статус блока" i-го формирователя временных интервалов соединен с вторым входом i-го двухвходового элемента И, i-м входом блока управления и i-м входом N-входового элемента И-НЕ. Выход N-входового элемента И-НЕ соединен с третьим входом трехвходового элемента И и является выходом "Статус устройства" устройства. Разряды М-разрядного входа "Установка маски" регистра хранения маски являются соответствующими разрядами М-разрядного входа "Установка маски" устройства. Разряды М-разрядного выхода регистра хранения маски подключены к соответствующим разрядам М-разрядных входов "Маска" N блоков селекции. М-разрядный выход i-го регистра временного хранения подключен ко второму М-разрядному информационному входу i-го блока селекции. Выход "Предварительный результат" i-го блока селекции подключен к первому входу i-го двухвходового элемента И. Инверсный выход N-входового элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму входу разрешающего трехвходового элемента И. М-разрядный информационный выход электронного ключа является третьим М-разрядным информационным выходом устройства.

Формирователь временных интервалов состоит из первого, второго, третьего и четвертого двухвходовых элементов И, первого и второго двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, двухвходового элемента И-НЕ, двухвходового элемента ИЛИ, RS-триггера и счетчика. При этом K-разрядный вход счетчика является К-разрядным входом "Код времени хранения" формирователя. Первый вход первого двухвходового элемента И подключен к второму входу двухвходового элемента И-НЕ и является входом "Выбор блока" формирователя. Второй вход первого двухвходового элемента И является входом "Разрешение" формирователя, выход первого двухвходового элемента И соединен с первым информационным входом RS-триггера, первым входом первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ и является выходом "Установка" формирователя. Второй вход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ является входом "Результат сравнения" формирователя. Инверсный выход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ соединен с инверсным установочным входом счетчика. Первый вход двухвходового элемента ИЛИ является входом "Инициализация" формирователя. Выход двухвходового элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом RS-триггера. При этом выход RS-триггера соединен с первым входом третьего двухвходового элемента И, вторым входом второго двухвходового элемента И и первым входом четвертого двухвходового элемента И. Выход четвертого двухвходового элемента И является выходом "Статус блока" формирователя. Первый вход второго двухвходового элемента И является вторым тактовым входом формирователя. Выход второго двухвходового элемента И соединен со счетным входом счетчика, а его инверсный выход переполнения соединен с вторым входом второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ. Инверсный выход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего двухвходового элемента И. Выход третьего двухвходового элемента И соединен с входом сброса счетчика и вторым входом двухвходового элемента ИЛИ. Инверсный выход двухвходового элемента И-НЕ соединен с вторым входом четвертого двухвходового элемента И. Первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу двухвходового элемента И-НЕ и является разрешающим входом формирователя.

Блок селекции состоит из первой и второй групп двухвходовых элементов И по М элементов в каждой группе и компаратора. При этом первый вход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И, где j=1, 2...М, является j-м разрядом первого М-разрядного информационного входа блока селекции. Первый вход j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И является j-м разрядом второго М-разрядного информационного входа блока селекции. Второй вход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И соединен с вторым входом j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И и является j-м разрядом М-разрядного входа "Маска" блока селекции. Выход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И соединен с j-м информационным входом первой группы информационных входов компаратора. Выход j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И соединен с j-м информационным входом второй группы информационных входов компаратора, а выход равенства компаратора является выходом "Предварительный результат" блока селекции.

Электронный ключ состоит из М двухвходовых элементов И. При этом первый вход j-го двухвходового элемента И является j-м разрядом М-разрядного информационного входа электронного ключа. Вторые входы двухвходовых элементов И соединены между собой и являются входом "Разрешение" электронного ключа. Выход j-го двухвходового элемента И является j-м разрядом М-разрядного информационного выхода электронного ключа.

Блок управления состоит из шифратора приоритетов, первой группы инверторов из Р инверторов, где второй группы инверторов из N инверторов, дешифратора. При этом i-й инверсный вход шифратора приоритетов является i-м входом "Статус блока" блока управления, а k-й инверсный выход шифратора приоритетов, где k=1, 2...P, соединен с входом k-го инвертора первой группы инверторов. Инверсный выход k-го инвертора первой группы инверторов соединен с k-м входом дешифратора, i-й инверсный выход дешифратора соединен с входом i-го инвертора второй группы инверторов. Инверсный выход i-го инвертора является i-м выходом "Выбор блока" блока управления.

Указанная новая совокупность существенных признаков за счет введения N регистров временного хранения, N двухвходовых элементов И, разрешающего трехвходового элемента И, N-входового элемента ИЛИ-НЕ, электронного ключа, регистра хранения маски, N-входового элемента И-НЕ и блока управления обеспечивает повышение быстродействия устройства, возможность расширения спектра идентифицирования пакетов и возможность обнаружения последовательности повторяющихся пакетов с контролем допустимых интервалов их следования, что обуславливает возможность использования заявленного устройства как для идентификации протоколов путем структурного анализа пакетов, так и для защиты от возможных злоупотреблений, связанных с наличием большого числа повторяющихся типов пакетов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного устройства поиска информации, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "Новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "Изобретательский уровень".

Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых:

на фиг.1 - устройство поиска информации;

на фиг.2 - формирователь временных интервалов;

на фиг.3 - блок селекции;

на фиг.4 - электронный ключ;

на фиг.5 - блок управления;

на фиг.6 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство (см. фиг.1) состоит из N формирователей временных интервалов 1.1-1.N, где N≥1, N блоков селекции 3.1-3.N, делителя частоты 8, N регистров временного хранения 2.1-2.N, N двухвходовых элементов И 4.1-4.N, разрешающего трехвходового элемента И 6, N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5, электронного ключа 7, регистра хранения маски 9, N-входового элемента И-НЕ 10, блока управления 11.

Элементы соединены между собой следующим образом (см. фиг.1). Вход делителя частоты 8 является первым тактовым входом 18 устройства, а его выход соединен с вторыми тактовыми входами 19 формирователей временных интервалов 1.1-1.N. Соответствующие разряды К-разрядных входов "Код времени хранения", где К≥1 - разрядность кода времени хранения, формирователей временных интервалов 1.1-1.N соединены между собой и являются соответствующими разрядами K-разрядного входа "Код времени хранения" 14 устройства. Разрешающие входы 13 формирователей временных интервалов 1.1-1.N и первый вход разрешающего трехвходового элемента И 6 соединены между собой и являются разрешающим входом 13 устройства. Соответствующие разряды М-разрядного информационного входа, где М≥1 - количество двоичных разрядов анализируемого блока информации, N регистров временного хранения 2.1-2.N, N блоков селекции 3.1-3.N и электронного ключа 7 соединены между собой и являются соответствующими разрядами первого М-разрядного информационного входа 12 устройства. Входы "Инициализация" формирователей временных интервалов 1.1-1.N и регистра хранения маски 9 соединены между собой и являются входом "Инициализация" 15 устройства. Выход разрешающего трехвходового элемента И 6 подключен к входам "Разрешение" 29 формирователей временных интервалов 1.1-1.N, электронного ключа 7 и является выходом "Разрешение" 29 устройства. При этом выход "Выбор блока" 21.i каждого блока управления 11 соединен с входом "Выбор блока" соответствующего формирователя временных интервалов 1.i. Выход i-го двухвходового элемента И 4.i соединен с i-м входом N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 и входом "Результат сравнения" i-го формирователя временных интервалов 1.i. Выход "Установка" 22.i каждого формирователя временных интервалов 1.i соединен с входом "Установка" соответствующего регистра временного хранения 2.i. Выход "Статус блока" 24 каждого формирователя временных интервалов 1.i соединен с вторым входом соответствующего двухвходового элемента И 4.i, i-м входом блока управления 11 и i-м входом N-входового элемента И-НЕ 10. Выход N-входового элемента И-НЕ 10 подключен к третьему входу разрешающего трехвходового элемента И 6 и является выходом "Статус устройства" 20 устройства. Разряды М-разрядного входа "Установка маски" 16 регистра хранения маски 9 являются соответствующими разрядами М-разрядного входа "Установка маски" 16 устройства. Разряды М-разрядного выхода регистра хранения маски 9 подключены к соответствующим разрядам М-разрядных входов "Маска" 17 N блоков селекции 3.1-3.N. М-разрядный выход i-го регистра временного хранения 2.i подключен ко второму М-разрядному информационному входу 25.i блока селекции 3.i. Выход "Предварительный результат" 26.1-26.N каждого блока селекции 3.1-3.N подключен к первому входу соответствующего двухвходового элемента И 4.1-4.N. Инверсный выход N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 подключен к второму входу разрешающего трехвходового элемента И 6, а М-разрядный информационный выход электронного ключа 7 является третьим М-разрядным информационным выходом 28 устройства.

Регистры временного хранения 2.1-2.N предназначены для сохранения копии поступившего блока информации. Регистр хранения маски 9 предназначен для хранения битовой маски, необходимой для сравнения значимых битов блока информации. Описание работы и схема таких регистров известны и приведены, например, в книге: П.П.Мальцев, Н.С.Долидзе и др. "Цифровые интегральные микросхемы". Справочник. - М.: "Радио и связь", 1994, с.57-62.

Делитель частоты 8 предназначен для выработки синхронизирующей последовательности импульсов и может быть построен по любой известной схеме. См., например, П.П.Мальцев, Н.С.Долидзе и др. Справочник "Цифровые интегральные микросхемы". - М.: "Радио и связь", 1994, с.62-74. При этом входом делителя будет счетный вход счетчика, а выходом делителя - один из выходов счетчиков.

Формирователи временных интервалов (ФВИ) 1.1-1.N предназначены для управления записью в соответствующие регистры временного хранения, контроля истечения времени хранения и формирования сигнала о состоянии соответствующих регистров временного хранения. ФВИ может быть реализован по любой известной схеме с учетом описанных функций. В частности, его схема, показанная на фиг.2, состоит из первого 1.1, второго 1.9, третьего 1.4 и четвертого 1.10 двухвходовых элементов И, первого 1.7 и второго 1.3 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, двухвходового элемента И-НЕ 1.11, двухвходового элемента ИЛИ 1.6, RS-триггера 1.2, счетчика 1.8. При этом K-разрядный вход счетчика 1.8 является К-разрядным входом "Код времени хранения" 14 ФВИ. Первый вход первого двухвходового элемента И 1.1 подключен к второму входу двухвходового элемента И-НЕ 1.11 и является входом "Выбор блока" 21 ФВИ. Второй вход первого двухвходового элемента И 1.1 является входом "Разрешение" 29 ФВИ. Выход первого двухвходового элемента И 1.1 соединен с первым информационным входом RS-триггера 1.2, первым входом первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 и является выходом "Установка" 22 ФВИ. Второй вход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 является входом "Результат сравнения" 27 ФВИ. Инверсный выход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 соединен с инверсным установочным входом счетчика 1.8. Первый вход двухвходового элемента ИЛИ 1.6 является входом "Инициализация" 15 ФВИ. Выход двухвходового элемента ИЛИ 1.6 соединен с вторым информационным входом RS-триггера 1.2. Выход RS-триггера 1.2 соединен с первым входом третьего двухвходового элемента И 1.4, вторым входом второго двухвходового элемента И 1.9 и первым входом четвертого двухвходового элемента И 1.10, выход которого является выходом "Статус блока" 24 ФВИ. Первый вход второго двухвходового элемента И 1.9 является вторым тактовым входом 19 ФВИ. Выход второго двухвходового элемента И 1.9 соединен со счетным входом счетчика 1.8. Инверсный выход переполнения счетчика 1.8 соединен с вторым входом второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3. Инверсный выход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 соединен с вторым входом третьего двухвходового элемента И 1.4. Выход третьего двухвходового элемента И 1.4 соединен с входом сброса счетчика 1.8 и вторым входом двухвходового элемента ИЛИ 1.6. Первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ (1.3) подключен к первому входу двухвходового элемента И-НЕ (1.11) и является разрешающим входом 13 ФВИ. Инверсный выход двухвходового элемента И-НЕ (1.11) соединен с вторым входом четвертого двухвходового элемента И (1.10).

RS-триггер 1.2 предназначен для хранения логического значения, определяющего режим функционирования ФВИ, и может быть построен по любой известной схеме. См., например, Интегральные микросхемы. Справочник. Под редакцией Тарабрина - 2-е изд., испр. - М.: "Энергоатомиздат", 1985, с.197.

Счетчик 1.8 предназначен для счета поступающих на его вход счетных импульсов, выработки управляющего сигнала, определяемого кодом начального заполнения по информационным входам и периодом следования тактовых импульсов, то есть выполняет функцию настраиваемого таймера. Описание работы и схема такого счетчика известны и приведены, например, в книге: П.П.Мальцев, Н.С.Долидзе и др. "Цифровые интегральные микросхемы: справочник", - М.: "Радио и связь", 1994, с.64-65.

Блоки селекции 3.1-3.N предназначены для сравнения разрядов вновь поступившего блока информации с разрядами блоков информации, ранее сохраненных в регистрах временного хранения 2.1-2.N (с учетом маски) и формирования результата сравнения, причем сравнение осуществляется с учетом маски. Блок селекции может быть реализован по любой известной схеме с учетом описанных функций. В частности, его схема, показанная на фиг.3, селекции состоит из первой и второй групп двухвходовых элементов И по М элементов в каждой группе 3.1₁-3.1_M, 3.2₁-3.2_M и компаратора 3.3. При этом первый вход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И, где j=1, 2...М, является j-м разрядом первого М-разрядного информационного входа 12 блока селекции. Первый вход j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И является j-м разрядом второго М-разрядного информационного входа 25 блока селекции. Второй вход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И соединен с вторым входом j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И и является j-м разрядом М-разрядного входа "Маска" 17 блока селекции. Выход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И соединен c j-м информационным входом первой группы информационных входов компаратора 3.3. Выход j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И соединен с j-м информационным входом второй группы информационных входов компаратора 3.3. Выход равенства компаратора является выходом "Предварительный результат" 26 блока селекции.

Компаратор 3.3 предназначен для сравнения двух М-разрядных двоичных кодов, установленных на его входах, и формирования результата сравнения. Описание работы и схема компаратора приведены, например, в книге: В.Л.Шило "Популярные микросхемы ТТЛ", - М.: "АРГУС", 1993, с.183-184.

Электронный ключ 7 предназначен для коммутации поступающего на его вход М-разрядного двоичного кода на его выход при наличии разрешающего сигнала и может быть реализован по любой известной схеме с учетом описанной функции. В частности, его схема, показанная на фиг.4, состоит из М двухвходовых элементов И 7.1.₁-7.1._M. При этом первый вход j-го двухвходового элемента И является j-м разрядом М-разрядного информационного входа электронного ключа. Вторые входы двухвходовых элементов И соединены между собой и являются входом "Разрешение" 29 электронного ключа. Выход j-го двухвходового элемента И является j-м разрядом М-разрядного информационного выхода электронного ключа.

Блок управления 11 предназначен для выбора из множества доступных для использования ФВИ ФВИ с наименьшим номером и может быть реализован по любой известной схеме. В частности, его схема, показанная на фиг.5, состоит из шифратора приоритетов 11.1, первой группы инверторов из Р инверторов, где где - операция округления до ближайшего большего целого, второй группы инверторов из N инверторов 11.2₁-11.2_P, 11.4₁-11.4_N и дешифратора 11.3. При этом i-й инверсный вход шифратора приоритетов 11.1 является i-м входом "Статус блока" 24.i блока управления, а каждый инверсный выход шифратора приоритетов 11.1 соединен с входом соответствующего инвертора первой группы инверторов. Инверсный выход каждого инвертора первой группы инверторов соединен с соответствующим входом дешифратора 11.3. Каждый инверсный выход дешифратора 11.3 соединен с входом соответствующего инвертора второй группы инверторов. Инверсный выход i-го инвертора второй группы инверторов является i-м выходом "Выбор блока" 21 блока управления.

Шифратор 11.1 и дешифратор 11.3 предназначены для преобразования одного или нескольких сигналов низкого уровня на одном из входов шифратора 11.1 в двоичный код наименьшего из них на выходе дешифратора 11.3. Данное преобразование осуществляется с учетом приоритетов сигналов, соответствующих номерам входов. Схемы их реализации известны и приведены, например, в книге В.Л.Шило "Популярные цифровые микросхемы", М.: "Радио и связь", 1987, с.147-148.

Для пояснения работы устройства рассмотрим следующие режимы его функционирования:

инициализацию устройства;

работу устройства при поступлении первого подлежащего анализу блока двоичной информации (БДИ);

работу устройства при поступлении последующих БДИ.

Инициализация устройства производится следующим образом. На М-разрядном входе "Установка маски" 16 устанавливается битовая маска, разрядность которой равна разрядности анализируемого БДИ. Битовая маска предназначена для указания значимых битов БДИ, посредством которых осуществляется его идентификация. При этом значения логической единицы в разрядах этой маски соответствуют позициям значимых битов в первом М-разрядном информационном входе 12 устройства. Во всех остальных позициях должны быть установлены значения логического нуля. На К-разрядном входе "Код времени хранения" 14 устройства устанавливается код, задающий максимальное время хранения копии БДИ в устройстве. Наименьшему времени хранения соответствует наибольший код, являющийся дополнением до максимального числа, представимого в К-разрядном коде. На разрешающем входе 13 устанавливается логический ноль, а на входе "Инициализация" 15 - логическая единица. Логическая единица на входе "Инициализация" 15 поступает на соответствующие входы ФВИ 1₁-1_N и на вход инициализации регистра хранения маски 9. Логическая единица на входе инициализации регистра хранения маски 9 обеспечивает запись битовой маски в регистр, при этом значения разрядов М-разрядного выхода 17 регистра хранения маски 9 будут соответствовать значениям соответствующих битов маски. Логический ноль на разрешающем входе 13 устройства поступает на соответствующие входы ФВИ 1₁-1_N и первый вход разрешающего трехвходового элемента И 6. При этом логический ноль на первом входе разрешающего трехвходового элемента И 6 обеспечивает формирование логического нуля на его выходе вне зависимости от логических значений на других его входах. Логический ноль с выхода трехвходового элемента И 6 поступает на выход "Разрешение" 29 устройства и соответствующие входы ФВИ 1₁-1_N и на соответствующий вход электронного ключа 7. Логический ноль на входе "Разрешение" 29 электронного ключа 7 поступает на соответствующие входы двухвходовых элементов И 7.1₁-7.1_M, что обеспечивает формирование на их выходах, а соответственно, на всех разрядах третьего М-разрядного информационного выхода 28 устройства логических нулей, вне зависимости от значений разрядов первого М-разрядного информационного входа 12 устройства. Логический ноль на выходе "Разрешение" 29 устройства означает отсутствие информации для считывания на третьем М-разрядном информационном выходе 28 устройства. Логический ноль на разрешающем входе 13 ФВИ поступает на вход двухвходового элемента И-НЕ 1.11, что приводит к появлению на его выходе логической единицы, которая, поступая на второй вход четвертого двухвходового элемента И 1.10, обеспечивает соответствие логического значения на выходе четвертого двухвходового элемента И 1.10 логическому значению на его первом входе. Логический ноль на входе "Разрешение" 29 ФВИ поступает на вход первого двухвходового элемента И 1, что обеспечивает значение логического нуля на его выходе, который поступает на вход S RS-триггера 1.2 и на выход "Установка" 22 ФВИ. Выход "Установка" 22 ФВИ предназначен для управления записью информации в соответствующий регистр временного хранения 2. Логический ноль на входе S RS-триггера 1.2 одновременно с логической единицей на его входе R, поступающей с входа "Инициализация" 15 через двухвходовый элемент ИЛИ 1.6, приводит к установке на выходе RS-триггера 1.2 логического нуля, что в свою очередь блокирует поступление на счетный вход счетчика 1.8 тактовых импульсов с второго тактового входа 19 ФВИ, формирует логический нуль на выходе "Статус блока" 24 ФВИ. Значение логического нуля на выходе "Статус блока" 24 ФВИ означает, что данный ФВИ свободен и готов к работе, а в соответствующем регистре временного хранения присутствует информация, которая не должна влиять на логику работы устройства. При наличии логического нуля на выходах "Статус блока" 24₁-24_N всех ФВИ 1₁-1_N на соответствующих входах N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5, блока управления 11 и N-входового элемента И-НЕ 10 будут установлены логические нули. При этом на инверсном выходе N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 установится логическая единица, которая поступит на второй вход разрешающего трехвходового элемента И 6. На инверсном выходе N-входового элемента И-НЕ 10 также установится логическая единица, которая поступает на третий вход разрешающего трехвходового элемента И 6 и на выход "Статус устройства" 20 устройства. При этом на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 продолжает оставаться логический нуль, определенный наличием логического нуля на его первом входе. Логические значения на выходе "Статус устройства" 20 имеют следующий смысл: логическая единица на указанном выходе означает, что устройство готово к работе, а логический нуль - устройство занято. Логические нули на входах "Статус блока" 24₁-24_N блока управления 11 поступают на соответствующие инверсные входы шифратора приоритетов 11.1. В соответствии с логикой работы на выходе шифратора приоритетов 11.1 устанавливается P-разрядный код, соответствующий номеру входа с наивысшим приоритетом из числа инверсных входов, на которых установлен логический нуль (чем меньше номер инверсного входа, тем выше его приоритет). Далее, первой группой инверторов 11.2₁-11.2_P инверсный код преобразуется в прямой и поступает на вход дешифратора 11.3. В соответствии с логикой работы дешифратор 11.3 устанавливает логический нуль на одном из своих N инверсных выходов, номер которого соответствует коду, установленному на входах дешифратора, при этом на остальных инверсных выходах дешифратора будет установлена логическая единица. В целях обеспечения корректной работы блока управления выход дешифратора 11.3 не используется, поскольку в ситуации, когда все ФВИ заняты, на всех входах "Статус блока" 24₁-24_N блока управления 11 будут установлены логические нули, что приведет к установлению на выходе дешифратора 11.3 логической единицы. Сигналы с инверсных выходов дешифратора инвертируются второй группой инверторов 11.4₁-11.4_N. Таким образом, на одном из выходов "Выбор блока" 21₁-21_N. блока управления 11, номер которого соответствует наименьшему номеру свободного и готового к работе ФВИ, будет установлена логическая единица, а на всех остальных - логический ноль. В результате инициализации устройства логическая единица установится на первом выходе "Выбор блока" 21₁ блока управления 11. Инициализация устройства заканчивается установкой на входе "Инициализация" 15 устройства логического нуля, который переводит в режим хранения регистр хранения маски 9, а также приводит к установке на выходе двухвходового элемента ИЛИ 1.6 ФВИ логического нуля, что переводит RS-триггер 1.2 ФВИ в режим хранения информации. Процедура инициализации устройства не предусматривает сброс регистров временного хранения 2₁-2_N и по ее завершении в указанных регистрах находится случайная информация.

В начальный период, когда подлежащие анализу БДИ не поступают, на разрядах первого М-разрядного информационного входа 12, на разрешающем входе 13, входе "Инициализация" 15 устройства установлены логические нули. На вход делителя частоты 8 через первый тактовый вход 18 устройства от внешнего генератора поступают тактовые импульсы. На K-разрядном входе "Код времени хранения" 14 устройства установлен код, задающий максимальное время хранения копии БДИ в устройстве. На выходе "Разрешение" 29 устройства установлен логический нуль. На выходе "Статус устройства" 20 устройства установлена логическая единица. Тактовые импульсы с второго тактового выхода 19 делителя частоты 8 поступают на соответствующие входы всех ФВИ 1₁-1_N.

При поступлении первого подлежащего анализу БДИ на первом М-разрядном информационном входе 12 устройства устанавливаются логические значения, соответствующие значениям битов БДИ. Момент времени, соответствующий установке БДИ на первом М-разрядном информационном входе 12 устройства, на фиг.6 обозначен как t₁. С первого М-разрядного информационного входа 12 устройства БДИ поступает на М-разрядные информационные входы регистров временного хранения 2₁-2_N, первые М-разрядные входы блоков селекции 3₁-3_N и М-разрядный вход электронного ключа 7. В компараторах 3.3 каждого блока селекции 3₁-3_N происходит сравнение значимых битов поступившего БДИ с информацией, находящейся в соответствующих регистрах временного хранения 2₁-2_N, которая поступает на второй М-разрядный информационный вход 25 соответствующих блоков селекции. Выделение значимых битов осуществляется в первой и второй группах двухвходовых элементов И 3.1₁-3.1_M, 3.2₁-3.2_M блоков селекции 3₁-3_N на основании битовой маски, поступающей на М-разрядный вход "Маска" 17. В случае равенства сравниваемых значений на выходе "А=В" компаратора 3.3, а соответственно, и на выходе "Предварительный результат" 26 блока селекции 3 установится логическая единица, в противном случае - логический нуль. Поступление логических значений результатов сравнения с выходов "Предварительный результат" 26₁-26_N блоков селекции 3₁-3_N на входы N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 регулируется соответствующими двухвходовыми элементами И 4₁-4_N на основании логических значений выходов "Статус блока" 24₁-24_N ФВИ 3₁-3_N. При этом, если на выходе "Статус блока" ФВИ установлен логический нуль, то результат сравнения, полученный в соответствующем блоке селекции, считается невалидным и не должен влиять на принятие решения. Таким образом, на выходах "Результат сравнения" 27₁-27_N всех двухвходовых элементов И 4₁-4_N будет логический нуль, так как в рассматриваемом случае (поступления первого БДИ) на выходах "Статус блока" 24₁-24_N всех ФВИ 1₁-1_N установлен логический нуль. Значения логического нуля на выходах "Результат сравнения" 27₁-27_N приведут в момент времени t₂ (см. фиг.6) к формированию на выходе N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 итогового результата сравнения значимых битов поступившего БДИ с информацией, хранящейся в каждом из регистров временного хранения 2₁-2_N. В рассматриваемом случае результат сравнения будет отрицательным и на выходе N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 будет установлена логическая единица. Момент времени t₂ определяется следующим образом:

где ΔТ_3.1 - время задержки параллельного срабатывания двухвходовых элементов И 3.1₁-3.1_M и 3.2₁-3.2_M;

ΔТ_3.3 - время задержки параллельного срабатывания компараторов 3.3;

ΔТ_4.1 - время задержки параллельного срабатывания двухвходовых элементов И 4₁-4_N;

ΔT₅ - время срабатывания N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5.

Окончательное решение о возможности прохождения поступившего БДИ на выход устройства принимается разрешающим трехвходовым элементом И 6 при поступлении на его первый вход значения логической единицы с разрешающего входа 13. Для формирования объективного решения о возможности прохождения поступившего БДИ на выход устройства логическую единицу на разрешающем входе 13 устройства необходимо установить не ранее момента времени t₂. Логическая единица с разрешающего входа 13 устройства поступит на соответствующие входы ФВИ 1₁-1_N и первый вход разрешающего трехвходового элемента И 6. При этом, учитывая наличие логических единиц на втором и третьем входах разрешающего трехвходового элемента И 6, на его выходе установится логическая единица, которая поступит на выход "Разрешение" 29 устройства, входы ФВИ 1₁-1_N и вход "Разрешение" 29 электронного ключа 7. Логическая единица на выходе "Разрешение" 29 устройства означает разрешение на считывание БДИ и к моменту времени t₃, определяемому как

где ΔТ₆ - время задержки срабатывания разрешающего трехвходового элемента И 6,

ΔТ_7.1 - время задержки параллельного срабатывания двухвходовых элементов И 7.1₁-7.1_M,

разрешит поступление БДИ с первого М-разрядного информационного входа 12 устройства на третий М-разрядный информационный выход 28 устройства. Таким образом, считывание БДИ с третьего М-разрядного информационного выхода 28 устройства возможно только после появления логической единицы на выходе "Разрешение" 29 и не ранее момента времени t₃.

Одновременно поступившая на вход "Разрешение" 29 ФВИ 1₁-1_N логическая единица инициирует процесс записи копии БДИ в регистр временного хранения (для дальнейшего сравнения с очередными поступающими БДИ) и процесс записи кода времени ее хранения в счетчик. Запись БДИ осуществляется в регистр временного хранения, соответствующий первому свободному ФВИ. Первый свободный ФВИ определяется блоком управления 11 путем установки на входе "Выбор блока" 21 соответствующего ФВИ логической единицы. В рассматриваемом режиме работы логическая единица будет установлена на входе "Выбор блока" 21₁ ФВИ 1₁. Логические единицы с входа "Выбор блока" 21₁ и разрешающего входа 13 ФВИ 1₁ поступают на соответствующие входы двухвходового элемента И-НЕ 1.11 и формируют на его выходе логический нуль, который поступает на второй вход четвертого двухвходового элемента И 1.10. Это обеспечивает поддержание на выходе "Статус блока" 24₁ ФВИ 1₁ логического нуля вне зависимости от состояний первого входа четвертого двухвходового элемента И 1.10. Кроме того, логическая единица, установленная на разрешающем входе 13 ФВИ 1₁, поступает на первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3, формируя на его выходе логический нуль, который поступает на второй вход третьего двухвходового элемента И 1.4. При этом на выходе третьего двухвходового элемента И 1.4 вне зависимости от логического уровня на его первом входе установится логический нуль, который при наличии логического нуля на входе "Инициализация" 15 обеспечит формирование логического нуля на выходе двухвходового элемента ИЛИ 1.6, а соответственно, и на входе R RS-триггера 1.2. Логическая единица на входе "Разрешение" 29₁ одновременно с логической единицей на входе "Выбор блока" 21₁ приводит к формированию логической единицы на выходе первого двухвходового элемента И 1.1, которая поступает на вход S RS-триггера 1.2, первый вход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 и выход "Установка" 22 ФВИ. Логическая единица на первом входе двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 формирует на его выходе логический нуль, который, поступая на инверсный вход разрешения записи С счетчика 1.8, осуществляет запись кода с K-разрядного входа "Код времени хранения" 14 ФВИ в счетчик 1.8. При этом на инверсном выходе переполнения счетчика 1.8 установится логическая единица, которая поступит на второй вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 и в дальнейшем при отсутствии логической единицы на разрешающем входе 13 будет поддерживать на выходе двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 логический нуль. Логическая единица на входе S RS-триггера 1.2 при наличии логического нуля на его входе R устанавливает на выходе RS-триггера логическую единицу, которая разрешает поступление тактовых импульсов с второго тактового входа 19 на счетный вход "+1" счетчика 1.8 через второй двухвходовый элемент И 1.9 и одновременно поступает на первый вход четвертого двухвходового элемента И 1.10. Логическая единица на выходе "Установка" 22₁ ФВИ 1₁, поступая на вход инициализации регистра временного хранения 2₁, обеспечивает запись в него копии БДИ.

Для перевода устройства в готовность к приему очередного БДИ необходимо на разрешающем входе 13 и разрядах первого М-разрядного информационного входа 12 устройства установить значение логического нуля. Установка логического нуля на разрешающем входе 13 устройства и логических значений, соответствующих битам БДИ на первом М-разрядном информационном входе 12 устройства, может быть выполнена по завершении считывания БДИ с третьего М-разрядного информационного выхода 28 устройства, но не ранее момента времени t₄, определяемого как сумма t₃ и максимального из:

времени задержки записи логической единицы в RS-триггер ФВИ;

времени задержки окончания записи копии БДИ в регистр временного хранения;

суммарного времени задержки первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 и записи в счетчик 1.8.

Таким образом, момент времени t₄ определяется:

где: ΔT_1.2 - время задержки записи в RS-триггер 1.2,

ΔT_2.1 - время задержки записи в регистр временного хранения 2.1,

ΔT_1.7 - время задержки срабатывания первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7,

ΔT_1.8 - время задержки записи в счетчик 1.8.

Момент установки логического нуля на разрешающем входе 13 устройства обозначен на фиг.6 как t₅. Логический ноль с разрешающего входа 13 устройства поступает на соответствующие входы ФВИ 1₁-1_N и первый вход разрешающего трехвходового элемента И 6. При этом на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 установится логический ноль, который поступит на выход "Разрешение" 29 устройства, вход электронного ключа 7 и входы ФВИ 1₁-1_N. Логический ноль на входе электронного ключа 7 устанавливает логический нуль на всех разрядах третьего М-разрядного информационного выхода 28 устройства. Логический нуль на разрешающем входе 13 ФВИ 1₁ поступит на первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 и первый вход двухвходового элемента И-НЕ 1.11. При этом в связи с присутствием логической единицы на втором входе второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3, на его выходе, а соответственно, и на выходе третьего двухвходового элемента И 1.4 продолжает оставаться логический нуль. Логический нуль на первом входе двухвходового элемента И-НЕ 1.11 приводит к формированию на его выходе логической единицы, которая, поступая на второй вход четвертого двухвходового элемента И 1.10, обеспечивает соответствие логического значения на выходе четвертого двухвходового элемента И 1.10 логическому значению на его первом входе. Таким образом, логическая единица на выходе RS-триггера 1.2 через четвертый двухвходовый элемент И 1.10 поступает на выход "Статус блока" 24₁ ФВИ. Логическая единица с выхода "Статус блока" 24₁ ФВИ 1₁ поступает на второй вход соответствующего двухвходового элемента И 4₁ и соответствующий вход блока управления 11 и N-входового элемента И-НЕ 10. Логическая единица на втором входе двухвходового элемента И 4₁ в дальнейшем разрешает поступление результата сравнения сохраненной копии БДИ с вновь поступающими БДИ. Логический нуль, поступивший на вход "Разрешение" 29 ФВИ с выхода разрешающего трехвходового элемента И 6, формирует на выходе первого двухвходового элемента И 1.1 логический нуль, который переводит RS-триггер 1.2 ФВИ 1₁ и соответствующий регистр временного хранения 2₁ в режим хранения. Кроме того, логический нуль на выходе первого двухвходового элемента И 1.1 при наличии логического нуля на входе "Результат сравнения" 27₁ ФВИ формирует на инверсном выходе первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 логическую единицу, которая поступает на инверсный вход разрешения записи С счетчика 1.8 и завершает запись кода времени хранения. Логическая единица, поступившая с выхода "Статус блока" 24₁₄ ФВИ 1₁ на соответствующий вход блока управления 11, инициирует процедуру выбора очередного свободного ФВИ. К моменту времени t₆, определяемому как:

где: ΔТ_1.11 - время задержки срабатывания двухвходового элемента И-НЕ 1.11,

ΔТ_1.10 - время задержки срабатывания двухвходового элемента И 1.10,

ΔТ_11.1 - время задержки срабатывания шифратора приоритетов 11.1,

ΔТ_11.2 - время задержки срабатывания инвертора 11.2,

ΔТ_11.3 - время задержки срабатывания дешифратора 11.3,

ΔТ_11.4 - время задержки срабатывания инвертора 11.4,

на выходе "Выбор блока" 21₂, соответствующего первому свободному ФВИ 1₂, будет сформирована логическая единица, а на выходе "Выбор блока" 21₁, соответствующего рассматриваемому ФВИ 1₁, - логический нуль, после чего устройство готово к приему очередного БДИ. Таким образом, очередной БДИ может быть установлен на первом М-разрядном информационном входе 12 устройства не ранее момента времени t₆.

При поступлении последующих БДИ работа устройства происходит следующим образом. Очередной БДИ устанавливается на первом М-разрядном информационном входе 12 устройства и на входах блоков селекции 3₁-3_N, в которых происходит сравнение значимых битов очередного БДИ с сохраненными копиями ранее поступивших и хранящихся в регистрах временного хранения 2₁-2_N БДИ. Результаты сравнения в блоках селекции 3₁-3_N формируются на выходах соответствующих двухвходовых элементов И 4₁-4_N следующим образом:

1) логический нуль на выходе двухвходового элемента И будет установлен в двух случаях:

1.1) в соответствующем регистре временного хранения находится копия одного из ранее поступивших БДИ, но в блоке селекции не обнаружено совпадений значимых битов поступившего БДИ с хранящейся копией (на выходе "Предварительный результат" соответствующего блока селекции установлен логический нуль, на выходе "Статус блока" соответствующего ФВИ установлена логическая единица);

1.2) в соответствующем регистре временного хранения отсутствует информация для сравнения (на выходе "Предварительный результат" соответствующего блока селекции установлена логическая единица или логический нуль, а на выходе "Статус блока" соответствующего ФВИ установлен логический нуль).

2) логическая единица на выходе двухвходового элемента И будет установлена только в одном случае:

2.1) в соответствующем регистре временного хранения находится копия одного из ранее поступивших БДИ, а в блоке селекции обнаружено совпадение всех значимых битов поступившего БДИ с хранящейся копией (на выходе "Предварительный результат" соответствующего блока селекции установлена логическая единица, на выходе "Статус блока" соответствующего ФВИ установлена логическая единица).

Результаты сравнения с выходов двухвходовых элементов И 4₁-4_N поступают на соответствующие входы N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5, на выходе которого будет сформирована логическая единица только в том случае, если на всех входах будет установлен логический нуль. Это означает отсутствие совпадений значимых битов анализируемого БДИ с хранящимися в регистрах временного хранения копиями предыдущих БДИ. Логическое значение с выхода N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5 поступает на второй вход разрешающего трехвходового элемента И 6, который после установки логической единицы на разрешающем входе 13 устройства формирует на своем выходе логическое значение, определяющее возможность прохождения анализируемого БДИ на выход устройства. При этом формирование логического значения на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 происходит следующим образом:

1) логическая единица на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 будет сформирована в случае наличия логической единицы на выходе "Статус устройства" 20 N-входового элемента И-НЕ 10, наличия логической единицы на разрешающем входе 13 и наличия логической единицы на выходе N-входового элемента ИЛИ-НЕ 5;

2) логический нуль на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 будет сформирован в случае наличия логического нуля на любом из его входов.

Логическое значение, сформированное на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 после установки на разрешающем входе устройства 13 логической единицы определяет не только возможность прохождения анализируемого БДИ на третий М-разрядный информационный выход 28 устройства, но и дальнейшую работу устройства, связанную с обработкой данного БДИ.

Если на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 установится логическая единица, это будет означать, что значимые биты поступившего БДИ не совпали ни с одной из хранящихся копий предыдущих БДИ и в соответствии с логикой работы устройства копия поступившего БДИ должна быть записана в первый свободный регистр временного хранения, определяемый блоком управления, а в счетчик соответствующего ФВИ должен быть записан код времени хранения. Работа устройства по записи копии БДИ и установке времени хранения осуществляется аналогично описанной выше работе устройства при поступлении первого БДИ.

Если на выходе разрешающего трехвходового элемента И 6 установится логический нуль, это будет означать совпадение значимых битов поступившего БДИ со значимыми битами одной из хранящихся копий предыдущих БДИ. В этом случае в соответствии с логикой работы устройства анализируемый БДИ не должен поступить на выход устройства, а отсчет времени хранения соответствующей копии БДИ должен быть начат с момента установления повтора путем перезаписи кода времени хранения в ФВИ, соответствующем тому регистру временного хранения, в котором было обнаружено совпадение значимых бит. При этом работа устройства осуществляется следующим образом. На выходе "Разрешение" 29 разрешающего трехвходового элемента И 6 продолжает оставаться логический нуль, который препятствует прохождению вновь поступившего БДИ на третий М-разрядный информационный выход 28 устройства. На разрешающем входе 13 всех ФВИ 1₁-1_N установлена логическая единица, которая запрещает сброс счетчика 1.8 путем блокирования поступления логического нуля с выхода переполнения Р счетчика 1.8 на вход двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 и одновременно блокирует изменение логического значения на выходе "Статус блока" 24 ФВИ. При этом на входе "Результат сравнения" 27 ФВИ, соответствующем тому регистру временного хранения, в котором было обнаружено совпадение значимых бит, будет установлена логическая единица. Логическая единица с входа "Результат сравнения" 27 указанного ФВИ поступает на второй вход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7, на инверсном выходе которого формируется логический нуль. Логический нуль с инверсного выхода первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.7 поступает на инверсный вход разрешения записи С счетчика 1.8, что приводит к записи в счетчик 1.8 кода времени хранения, установленного на К-разрядном входе "Код времени хранения" 14 ФВИ. Перевод устройства в готовность к приему очередного БДИ осуществляется установкой логического нуля на разрешающем входе 13 устройства. Установка логического нуля на разрешающем входе 13 устройства должна быть выполнена не ранее момента времени t₄ (см. фиг.6).

По истечении времени, установленного для хранения одной или нескольких копий БДИ, осуществляется их уничтожение путем сброса соответствующих ФВИ и приведения их в состояние готовности к приему очередных БДИ. Сброс ФВИ возможен только в интервалы времени, когда на разрешающем входе 13 установлен логический нуль, т.е. когда анализ БДИ не происходит. По истечении времени хранения копии БДИ в счетчике 1.8 соответствующего ФВИ происходит переполнение. При этом на выходе переполнения счетчика 1.8 формируется логический нуль, который поступает на второй вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 и при условии наличия логического нуля на разрешающем входе 13 ФВИ формирует на инверсном выходе двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 логическую единицу. Логическая единица на инверсном выходе двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 1.3 в совокупности с логической единицей на выходе RS-триггера 1.2 формирует на выходе третьего двухвходового элемента И 1.4 логическую единицу, которая поступает на вход сброса R счетчика 1.8 и второй вход двухвходового элемента ИЛИ 1.6. Логическая единица на входе R счетчика 1.8 осуществляет его сброс. Логическая единица на втором входе двухвходового элемента ИЛИ 1.6 формирует на его выходе логическую единицу, которая поступает на вход R RS-триггера 1.2. При этом на выходе RS-триггера 1.2 формируется логический нуль, так как к моменту поступления на его вход R логической единицы на его входе S будет установлен логический нуль. Логический нуль с выхода RS-триггера 1.2 поступает на второй вход второго двухвходового элемента И 1.9, первый вход третьего двухвходового элемента И 1.4 и первый вход четвертого двухвходового элемента И 1.10. Логический нуль на втором входе второго двухвходового элемента И 1.9 блокирует поступление тактовых импульсов с второго тактового входа ФВИ на счетный вход счетчика 1.8. Логический нуль на первом входе третьего двухвходового элемента И 1.4 приводит к формированию на его выходе логического нуля, который поступает на вход R счетчика 1.8 и через двухвходовый элемент ИЛИ 1.6 на вход R RS-триггера 1.2. Логический нуль на входе R RS-триггера 1.2 совместно с логическим нулем на его S-входе переводит RS-триггер 1.2 в режим хранения информации. Логический нуль на первом входе четвертого двухвходового элемента И 1.10 приводит к безусловному формированию на его выходе, а соответственно, и на выходе "Статус блока" 24 ФВИ логического нуля. Логический нуль с выхода "Статус блока" 24 ФВИ поступает на соответствующий вход блока управления 11.

В процессе работы устройства может сложиться ситуация, при которой все регистры временного хранения 2₁-2_N будут задействованы для хранения копий ранее поступивших БДИ. При этом на выходах "Статус блока" 24₁-24_N всех ФВИ 1₁-1_N будет установлена логическая единица, что приведет к формированию на инверсном выходе N-входового элемента И-НЕ 10 логического нуля. Логический нуль с инверсного выхода N-входового элемента И-НЕ 10 поступает на третий вход разрешающего трехвходового элемента И 6 и на выход "Статус устройства" 20 устройства. Логический нуль на третьем входе разрешающего трехвходового элемента И 6 приведет к безусловному формированию на его выходе, а соответственно, и на выходе "Разрешение" 29 логического нуля, что в свою очередь блокирует прохождение вновь поступивших БДИ на третий М-разрядный информационный выход 28 устройства через электронный ключ 7. При этом значение логического нуля на выходе "Статус устройства" 20 будет означать, что устройство занято и не готово к приему очередных БДИ, а значение логического нуля на выходе "Разрешение" 29 устройства - отсутствие на третьем М-разрядном информационном выходе 28 устройства информации для считывания. Таким образом, блокирование прохождения вновь поступающих БДИ на третий М-разрядный информационный выход 28 устройства будет продолжаться до истечения времени хранения для одной или нескольких хранящихся копий БДИ. При этом работа устройства зависит от вариантов его использования.

Первый вариант использования устройства заключается в том, что очередные БДИ не подают на первый М-разрядный информационный вход 12 устройства до изменения значения на выходе "Статус устройства" 20 устройства. Формирование на инверсном выходе N-входового элемента И-НЕ 10, а соответственно, и на выходе "Статус устройства" 20 логической единицы происходит после истечения времени хранения одной или нескольких копий БДИ в регистрах временного хранения и сброса соответствующих ФВИ.

Второй вариант использования устройства заключается в том, что очередные БДИ подают на первый М-разрядный информационный вход 12 устройства (совместно с изменением значений на входе 13). В этом случае каждый вновь поступающий БДИ на выход устройства не пропускается, но осуществляется сравнение значимых битов с хранимыми БДИ и в случае положительного результата происходит перезапись кода времени хранения в соответствующем ФВИ.

Таким образом, предлагаемое устройство выполняет следующие функции по контролю поступающих БДИ:

разрешает поступление на выход первого БДИ;

сохраняет копию БДИ в течение заданного времени хранения копии БДИ и позволяет осуществлять изменение времени хранения копии БДИ в процессе работы устройства;

принимает решение о поступлении на выход устройства очередного БДИ по результату сравнения его значимых битов с соответствующими битами хранящихся копий БДИ;

сохраняет позиции значимых бит и позволяет осуществлять их динамическое изменение в процессе работы устройства;

блокирует поступление очередных БДИ на выход устройства при заполнении всех регистров временного хранения устройства.

1. Устройство поиска информации, содержащее N формирователей временных интервалов, где N≥1, N блоков селекции, делитель частоты, вход которого является тактовым входом устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены N регистров временного хранения, N двухвходовых элементов И, разрешающий трехвходовый элемент И, N-входовый элемент ИЛИ-НЕ, электронный ключ, регистр хранения маски, N-входовый элемент И-НЕ, блок управления, при этом выход делителя частоты соединен с тактовыми входами формирователей временных интервалов, соответствующие разряды К-разрядных входов "Код времени хранения", где К≥1 - разрядность кода времени хранения, формирователей временных интервалов соединены между собой и являются соответствующими разрядами К-разрядного входа "Код времени хранения" устройства, разрешающие входы N формирователей временных интервалов и первый вход разрешающего трехвходового элемента И соединены между собой и являются разрешающим входом устройства, соответствующие разряды М-разрядных информационных входов, где M≥1 - количество двоичных разрядов анализируемого блока информации, N регистров временного хранения, N блоков селекции и электронного ключа соединены между собой и являются соответствующими разрядами первого М-разрядного информационного входа устройства, входы "Инициализация" N формирователей временных интервалов и регистра хранения маски соединены между собой и являются входом инициализации устройства, выход разрешающего трехвходового элемента И подключен к входам "Разрешение" формирователей временных интервалов, электронного ключа и является выходом "Разрешение" устройства, i-й выход "Выбор блока", где i=1, 2...N, блока управления соединен с входом "Выбор блока" i-го формирователя временных интервалов, выход i-го двухвходового элемента И соединен с i-м входом N-входового элемента ИЛИ-НЕ и входом "Результат сравнения" i-го формирователя временных интервалов, выход "Установка" i-го формирователя временных интервалов соединен с входом "Установка" i-го регистра временного хранения, выход "Статус блока" i-го формирователя временных интервалов соединен с вторым входом i-го двухвходового элемента И, i-м входом блока управления и i-м входом N-входового элемента И-НЕ, выход N-входового элемента И-НЕ подключен к третьему входу разрешающего трехвходового элемента И и является выходом "Статус устройства" устройства, разряды М-разрядного входа "Установка маски" регистра хранения маски являются соответствующими разрядами М-разрядного входа "Установка маски" устройства, а разряды М-разрядного выхода регистра хранения маски подключены к соответствующим разрядам М-разрядных входов "Маска" N блоков селекции, М-разрядный выход i-го регистра временного хранения подключен ко второму М-разрядному информационному входу i-го блока селекции, выход "Предварительный результат" i-го блока селекции подключен к первому входу i-го двухвходового элемента И, выход N-входового элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму входу разрешающего трехвходового элемента И, а М-разрядный информационный выход электронного ключа является М-разрядным информационным выходом устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь временных интервалов состоит из первого, второго, третьего и четвертого двухвходовых элементов И, первого и второго двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, двухвходового элемента И-НЕ, двухвходового элемента ИЛИ, RS-триггера, счетчика, при этом К-разрядный вход счетчика является К-разрядным входом "Код времени хранения" формирователя, первый вход первого двухвходового элемента И подключен к второму входу двухвходового элемента И-НЕ и является входом "Выбор блока" формирователя, второй вход первого двухвходового элемента И является входом "Разрешение" формирователя, выход первого двухвходового элемента И соединен с S-входом RS-триггера, первым входом первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ и является выходом "Установка" формирователя, второй вход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ является входом "Результат сравнения" формирователя, выход первого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ соединен с инверсным установочным входом счетчика, первый вход двухвходового элемента ИЛИ является входом "Инициализация" формирователя, выход двухвходового элемента ИЛИ соединен с R-входом RS-триггера, выход которого соединен с первым входом третьего двухвходового элемента И, вторым входом второго двухвходового элемента И и первым входом четвертого двухвходового элемента И, выход которого является выходом "Статус блока" формирователя, первый вход второго двухвходового элемента И является тактовым входом формирователя, выход второго двухвходового элемента И соединен с счетным входом счетчика, инверсный выход переполнения которого соединен с вторым входом второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего двухвходового элемента И, выход которого соединен с входом сброса счетчика и вторым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход двухвходового элемента И-НЕ соединен с вторым входом четвертого двухвходового элемента И, а первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу двухвходового элемента И-НЕ и является разрешающим входом формирователя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок селекции состоит из первой и второй групп двухвходовых элементов И по М элементов в каждой группе и компаратора, при этом первый вход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И, где j=1, 2...M, является j-м разрядом первого М-разрядного информационного входа блока селекции, первый вход j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И является j-м разрядом второго М-разрядного информационного входа блока селекции, второй вход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И соединен с вторым входом j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И и является j-м разрядом М-разрядного входа "Маска" блока селекции, выход j-го двухвходового элемента И первой группы двухвходовых элементов И соединен с j-м информационным входом первой группы информационных входов компаратора, выход j-го двухвходового элемента И второй группы двухвходовых элементов И соединен с j-м информационным входом второй группы информационных входов компаратора, а выход равенства компаратора является выходом "Предварительный результат" блока селекции.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электронный ключ состоит из М двухвходовых элементов И, при этом первый вход j-го двухвходового элемента И, где j=1, 2...M, является j-м разрядом М-разрядного информационного входа электронного ключа, вторые входы двухвходовых элементов И соединены между собой и являются входом "Разрешение" электронного ключа, выход j-го двухвходового элемента И является j-м разрядом М-разрядного информационного выхода электронного ключа.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления состоит из шифратора приоритетов, первой группы инверторов из Р инверторов, где второй группы инверторов из N инверторов, дешифратора, при этом i-й инверсный вход шифратора приоритетов является i-м входом "Статус блока" блока управления, k-й инверсный выход шифратора приоритетов, где k=1, 2...P, соединен с входом k-го инвертора первой группы инверторов, выход которого соединен с k-м входом дешифратора, i-й инверсный выход которого соединен с входом i-го инвертора второй группы инверторов, а выход которого является i-м выходом "Выбор блока" блока управления.