Мажоритарный модуль

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения реализации мажоритарной функции n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же n аргументов, где n есть нечетное число, которое больше или равно пяти. Технический результат достигается за счет мажоритарного модуля, который содержит m+1 групп мажоритарных элементов, имеющих по три входа, причем первая группа образована из m-1 мажоритарных элементов группа содержит j-ю и (N_i-1+1)-ю подгруппы, образованные соответственно из m-2 и N_i-1 мажоритарных элементов и и (m+1)-я группа образована из m-1 мажоритарных элементов при этом m=0,5×(n+1). 1 ил.

 

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

Известны мажоритарные модули (патент РФ 2294007, кл. G06F 7/57, 2007 г.; патент РФ 2393527, кл. G06F 7/57, 2010 г.), которые могут быть использованы для реализации мажоритарной функции Maj(х₁, …, х₅)=х₁х₂х₃ ∨ х₁х₂х₄ ∨ х₁х₂х₅ ∨ х₁х₃х₄ ∨ х₁х₃х₅ ∨ х₁х₄х₅ ∨ х₂х₃х₄ ∨ х₂х₃х₅ ∨ х₂х₄х₅ ∨ х₃х₄х₅ пяти аргументов - входных двоичных сигналов х₁, …, х₅ ∈ {0,1} либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же пяти аргументов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных мажоритарных модулей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация мажоритарной функции n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же n аргументов, где n есть нечетное число, которое больше пяти.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип мажоритарный модуль (патент РФ 2580801, кл. G06F 7/57, 2016 г.), который содержит девять мажоритарных элементов и реализует мажоритарную функцию Maj(x_l, …, x₅) = х₁х₂х₃ ∨ х₁х₂х₄ ∨ х₁х₂х₅ ∨ x₁x₃x₄ ∨ х₁х₃х₅ ∨ х₁х₄х₅ ∨ х₂х₃х₄ ∨ х₂х₃х₅ ∨ х₂х₄х₅ ∨ x₃x₄x₅ пяти аргументов - входных двоичных сигналов x₁, …, x₅ ∈ {0,1} либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же пяти аргументов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация мажоритарной функции n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же n аргументов, где n есть нечетное число, которое больше пяти.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации мажоритарной функции n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же n аргументов, где n есть нечетное число, которое больше или равно пяти.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в мажоритарном модуле, содержащем девять мажоритарных элементов, которые имеют по три входа, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены аналогичные упомянутым мажоритарные элементы, все мажоритарные элементы сгруппированы в m+1 групп так, что первая, (m+1)-я группы содержат по m-1 мажоритарных элементов, а i-я группа содержит j-ю и (N_i-1+1)-ю подгруппы, образованные соответственно из m-2 и N_i-1 мажоритарных элементов, в первой, (m+1)-й группах и в каждой подгруппе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, в i-й группе выход (m-2)-го мажоритарного элемента первой подгруппы и выход (m-2)-го мажоритарного элемента k-й подгруппы подключены соответственно к второму входу первого мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы и третьему входу (k-1)-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы, выход (m-l)-го мажоритарного элемента первой группы и выход N_i-1-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы i-й группы соединены соответственно с вторым входом первого мажоритарного элемента (m+1)-й группы и третьим входом (i-1)-го мажоритарного элемента (m+1)-й группы, а первый вход (k-1)-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы i-й группы, первый вход (i-1)-го мажоритарного элемента (m+1)-й группы и выход (m-1)-го мажоритарного элемента (m+1)-й группы подключены соответственно к первому настроечному входу и выходу мажоритарного модуля, второй настроечный вход которого соединен с первыми входами всех мажоритарных элементов первой группы, первым входом r-го мажоритарного элемента j-й подгруппы i-й группы и первым входом N_i-1-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы i-й группы, при этом m=0,5×(n+1), n есть нечетное число, которое больше или равно пяти.

На чертеже представлена схема предлагаемого мажоритарного модуля.

Мажоритарный модуль содержит m+1 групп мажоритарных элементов, имеющих по три входа, причем первая группа образована из мажоритарных элементов группа содержит j-ю и (N_i-1+1)-ю подгруппы, образованные соответственно из мажоритарных элементов (m+1)-я группа образована из мажоритарных элементов в первой, (m+1)-й группах и в каждой подгруппе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, выходы элементов подключены соответственно к второму входу элемента и третьему входу элемента выходы элементов соединены соответственно с вторым входом элемента и третьим входом элемента а первые входы элементов и выход элемента подключены соответственно к первому настроечному входу и выходу мажоритарного модуля, второй настроечный вход которого соединен с первыми входами элементов при этом m=0,5×(n+1), n есть нечетное число, которое больше или равно пяти.

Работа предлагаемого мажоритарного модуля осуществляется следующим образом. На его первом, втором настроечных входах фиксируются соответственно необходимые двоичные сигналы y₁, у₂. На второй вход элемента и третьи входы элементов (m=0,5×(n+1), n есть нечетное число, которое больше или равно пяти) подаются соответственно входные двоичные сигналы х₁ и х₂, …, x_m. На второй вход элемента и третий вход элемента подаются соответственно входные двоичные сигналы x_j1 и x_j(r+1) (x_j1, …, x_j(m-1) ∈ {x_1, …, x_m+i-2}, 1≤j1<…<j(m-1)≤m+i-2) так, чтобы наборы были неповторяющимися. На третий вход элемента подается входной двоичный сигнал x_m+i-1.

Сигнал на выходе трехвходового мажоритарного элемента равен 1 (0) только тогда, когда на двух или на трех входах этого элемента действуют сигналы, равные 1 (0). Следовательно, если на первом входе любого из мажоритарных элементов предлагаемого мажоритарного модуля фиксируется 1 (0), то этот элемент будет выполнять операцию ИЛИ (И) над сигналами, действующими на двух других его входах. Таким образом, на выходе предлагаемого модуля получим

где ∨ и ⋅, ∧ есть символы операций ИЛИ и И; есть число сочетаний из m+i-2 по m-1; x_g1, …, x_gm ∈ {х₁, …, x_n} (1≤q1<…<qm≤n);

есть количество неповторяющихся конъюнкций х₁₁⋅…⋅x_1m, …, x_N1⋅…⋅x_Nm, определяемое как число сочетаний из n по m. Равенство получено на основе известного свойства сочетаний (см. равенство (16) на стр. 54 в книге Виленкин Н.Я. Комбинаторика. - М.: Наука, 1969 г.). Ниже в качестве примера представлены соотношения, которые порождает указанная в третьей сверху строке выражения (1) формула при n=5 и при n=7:

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый мажоритарный модуль обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n есть нечетное число, которое больше или равно пяти.

Мажоритарный модуль, содержащий девять мажоритарных элементов, которые имеют по три входа, отличающийся тем, что в него дополнительно введены аналогичные упомянутым мажоритарные элементы, все мажоритарные элементы сгруппированы в m+1 групп так, что первая, (m+1)-я группы содержат по m-1 мажоритарных элементов, а i-я группа содержит j-ю и (N_i-1+1)-ю подгруппы, образованные соответственно из m-2 и N_i-1 мажоритарных элементов, в первой, (m+1)-й группах и в каждой подгруппе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, в i-й группе выход (m-2)-го мажоритарного элемента первой подгруппы и выход (m-2)-го мажоритарного элемента k-й подгруппы подключены соответственно к второму входу первого мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы и третьему входу (k-1)-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы, выход (m-1)-го мажоритарного элемента первой группы и выход N_i-1-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы i-й группы соединены соответственно с вторым входом первого мажоритарного элемента (m+1)-й группы и третьим входом (i-1)-го мажоритарного элемента (m+1)-й группы, а первый вход (k-1)-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы i-й группы, первый вход (i-1)-го мажоритарного элемента (m+1)-й группы и выход (m-1)-го мажоритарного элемента (m+1)-й группы подключены соответственно к первому настроечному входу и выходу мажоритарного модуля, второй настроечный вход которого соединен с первыми входами всех мажоритарных элементов первой группы, первым входом r-го мажоритарного элемента j-й подгруппы i-й группы и первым входом N_i-1-го мажоритарного элемента (N_i-1+1)-й подгруппы i-й группы, при этом m=0,5×(n+1), n есть нечетное число, которое больше или равно пяти.