Шифратор l-разрядных слов
Союз Советскик
Социвлистическ к
Республик
>»>860052
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 040979 (2>) 2814536/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—
Опубликовано 30.08.81. Бюллетень № 32
Дата опубликования описания 30g 8881 (51 jhow Кл з
G 06 F 5/02
Государстееииый комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Авторы изобретения
В.И.Корнейчук, В.П.Тарасенко, Я.И.Торошанко н. И.Д.Цветанов
I (71) Заявитель
Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической р олюции (54 ) ШИФРАТОР т -РАЗРЯДНЫХ СЛОЕВ
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования пространственного унитарного кода
5 в двоичный код.
Известен шифратор, содержащий многовходовые элементы ИЛИ, входы которых соединены со входами шифратора (1) . !
О
Недостаток такого преобразователя состоит в большом количестве аппаратуры и нерегулярности связей.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и схемному !5 решению является шифратор, содержащий последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов
ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, 20 а выход последней ступени шифрации и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходамишифратора Я
Недостаток указанного шифратора состоит в относительно большом количестве аппаратуры и низком быстродействии.
Цель изобретения — сокращение аппаратуры и ловы»ение быстродействия шифратора.
Поставленная цель достигается тем, что в шифраторе С -разрядных слов, содержащем последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шифрации и группа выходов каждой ступени шифрации являются выход "и фратора 1 -я ступень шифрации (Е = Š†.(j †к-(1), где Ет =2, а Р— число разрядов выходного слова, К= 2, н > p > 2, содержит первую группу из ) -Д (К-входовых элементов ИЛИ, вторую группу из j,(К-входовых элементов
ИЛИ и К-входовой дополнительный шифратор, входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ второй группы, а выходы являются выходами -ой ступени шифрации и((1-1) р+ Š—:(j >)р+р)-ми разрядами выходов шифратора, а последняя ступень шифрации содержит также h-2 Рвходовой дополнительный шифратор(где ти- число ступеней шифрации) > входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ первой группы, а выходы являются выходами (тир+14 —. 6о > ди ) разрядов шифратора, > -ьтй вход Ф -ого элемента ИЛИ вт<>рои
r Руппы I" -той ступени шифрации(р1-: и кф (Ч,=л1-:K), (1.=2 -в) соединен с ф -ым входом 1-ohio элемента ИЛИ первой групшы 1" -той ступени шифрации и с выходом (. -„-и н — + g 1 -ого влемента
ИЛИ первой группы (-1)-оЙ ступени шифрации, ) -ый вход ф -го
5 элемента ИЛИ второй группы первой ступени шифрации соединен с с -ым входом j-oro элемента ИЛИ первой группы первой ступени шифрации и с 5($-1) и 3/ К + j ) -ым входом шифратора
На фйг. 1 изображена функциональ ная схема 4 -ой ступени шифрации," на фиг. 2 — то же, 1-й ступени шифрации, на фиг. 3 — то же, последней ступени. 15
Предлагаемый шифратор содержит m ступеней шифрации. Каждая,1-я ступень (фиг. 1) включает n/К" — входных цепей, разделенных на К групп 1,1(индекс 1 при номерах блоков означает прииадлежность описываемо о блока к j-oé ступени), К и/К1-входовых элементов ИЛИ 2, t, элементов ИЛИ 3,1п
К-входовой шифратор 4.
Входными цепями первой ступени 25 шифрации (фиг, 2 ) являются входы шифратора, которые пронумерованы таким образом, что двоичный код номера входной цепи соответствует выходному коду, вырабатываемому шифратором при появлении единичного сигнала на этой входной цепи. Входные цепи первой ступени разделены на К групп, причем отсчет ведется от входа, задающего нулевой код на выходе шифра— тора. Первая группа входных цепей содержит цепи с номерами 0:n/К-1, вторая — (п/К:2n/К-1) и т.д.
Таким образом, в состав каждой группы входят все цепи, коды номеров которых содержат одинаковые наборы 40 в р старших разрядах. Входные цепи каждой группы 1,1 подключены к соответствующему и/К вЂ” входовому элементу ИЛИ 2, 1. Выходы элементов ИЛИ 2,1 подключены к входам К вЂ” входового шифратора 4, выходы которого являются выходами 1,2,...р старших разрядов шифратора (вых. 1 1).i
Каждый элемент HJIH 3,1 подключен к тем входным цепям каждой группы, у которых двоичные коды номеров отличаются только в р старших разрядах. При этом выход данного элемента ИЛИ
3,1 является для второй ступени входной цепью, номер которой соответствует, номерам входных цепей первой ступени, к которым подключен данный элемент 3,1, но без учета первых р стар ших разрядов. Следовательно, вторая ступень содержит n/K входных цепей, которые в свою очередь разделе- 50 ны на К групп аналогично, как и в первой ступени. Аналогично построены и остальные ступени. Так„ 1 -я ст пень (фиг. 1) содержит и /К1 -входных цепей, разделенных на К групп 1, 1
К первой группе 1, принадлежат входные цепи с номерами О n/K -1, ко второй группе 1, f — входные цепи с номерами и/К" Ê1-1 и т.д., т.е. в состав каждой группы 1, 1 входят входные цепи s-ой ступени, двоичные коцы номеров которых содержат одинаковые наборы,в р старших разрядах. Входные цепи каждой группы 1,1 подключены к соответствующему п/К входовому элементу ИЛИ 2, 1, выходы которых подключены к К-входовому шифратору
4,a . Выходы шифратора 4,s являются ((-1) р +1, (1 -1) р +,...,(a-1) р+рми разрядами шифратора (вых. Pi)3
Каждый К-входовой элемент ИЛИ 3,1 подключен к тем входньм цепям каждой группы, у которых двоичные коды номеров отличаются только в р старших разрядах. Заметим, что код номера входной цепи 4-ой ступени содержит О yp — р. -1 разрядов. Выходы элементов ИЛИ 3„ (являются входами
1 +1-ой ступени. Нумерация входных цепей 1 +1-ой ступени производится аналогично,как и для второй ступени.
Последняя m-ая ступень (фиг. 3) содержит И. 2 7, К-входовых элементов или 3, m, выходы которых псздклю- . чены к входам и 2 "Рвходового дополнительного шифратора 5. Выходы последнего (вых, и+1))являются
mp+1, mp+2,...log n-ми выходами шифратора. Заметим, что элементы
ИЛИ 3, 1 каждой ступени, выходы которых являются входными цепями последующей ступени, с номерами О, 1-ый
n/К" — входовой элемент каждой ступени практически не используются.
При построении реальных шифраторов они могут быть опущены.
Предлагаемый шифратор работает следующим образом.
На входах каждого элемента HJIH 2,1 заведены входные цепи, двоичные коды номеров которых равны на р старших разрядах. Таким образом, на выходах элементов ИЛИ 2 вырабатывается пространственный унитарный
К-разрядный код, которому соответствует позиционный р-разрядный код, являющийся выходным кодом (1-1) р+1, ...,(1 -1) р+р -го разряда шифратора.
На выходах элементов ИЛИ 3,1 формируется унитарный пространственный код, которому соответствует позиционный Cog 1og2 п разряды выходного позиционного кода шифратора. Пример. Пусть разрядность выходного позиционного кода равна 5, р=2 и, следовательно,и 32.Шифратор будет содержать две ступени шифрации. Пусть появился единичный сигнал на входной цепи с номером 10101 -21„„. Входные цепи с номером 10101 Входные цепи будут разделены на четыре группы, каждая по 8 цепей. B первую группу попадут входные цепи с номерами 00000.....00111, во вторую01000..... 01111, в третью — 10000..... .10111 и в четвертую — 11000.....11111. Возбужденная входная цепь относится к третьей группе. На выходе третьего восьмивходового элемента ИЛИ 2,1 поя-. вится единичный сигнал. Таким образом, . на выходах элементов ИЛЙ 2,1 вырабатывается унитарный пространственный код "00100000", которому соответ- 20 ствует позиционный код "10м, получаемый на выходах дополнительного шифратора 4,1. На выходе пятого элеменza ИЛИ 3,1 тоже появится единичный сигнал. Таким образом, на выходах элементов ИЛИ 3,1.тоже вырабатывается унитарный восьмиразрядный пространственный код, соответствующий позиционному коду "101". Входные депи второй ступени разбиваются 30 на четыре группы аналогично первой ступени. Первая содержит входные цепи с номерами 000,001, вторая 010,011, третья — 100,101 и четвертая — 110,111. Позиционный код номера первой ступени принадлежит к третьей группе. Поэтому на выходах элементов ИЛИ 2,2 вырабатывается унитарный код "0010", который соответствует позиционному коду "10", получаемому на выходах шифратора 40 4,2. На выходах элементов ИЛИ 2,3 вырабатывается унитарный код "10", который соответствует позиционному коду "1м, получаемому на выходе шифратора 5 . Итак, в целом на выходах шифратора получается позиционный код "10101". Сравним количество оборудования на построение известного и предлагаемого шифраторов. В качестве меры количества оборудования примем цену по Квайну. Для построения известного шифратора требуются .многовходовые элементы ИЛИ с суммарной ценой C=.3, и=6. В предлагаемом шифраторе цена первой ступени С=C <+ 4С 9 + C4q, где С = n — цена К-и/К входовых элементов ИЛИ, С,=и, С41= = -go К вЂ” цена дополнительного шифЯ ратора (берем шифратор, указанный в известных устройствах3. Цена первых Щ двух членов каждой ступени в К раз меньше предыдущей. Суммарная цена всех ступеней изменяется по закону убывающей геометрической пр рессии. Например, для <и 688 n=256, р=2 = — < . Имея заС„76я. данное и и выбирая определенньм способом р, можно достичь оптимального варианта (минимальная цена по Квайну) . Регулярность связей шифратора обеспечивается аналогичностью построения его ступени и возможностью ro наращивания. Формула изобретения Шифратор 0-разрядных слов, содержащий пос едовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шиф- ратора и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходами шифратора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения оборудования, в нем -ая ступень шифрации (4 - ) —: (1Eog /К Г+ 1 ) где n=2, K=2", и р р Ъ 2, содержит первую группу из ) к к p K-входовых элементов ИЛИ, вторую группу из 3g K C К-входовых элементов ИЛИ и К-входовой дополнительный шифратор, входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ второй группы, а выходы являются выходами -ой ступен шифрации и (i-1)р+1-;(i-1)рд.р †разрядами выходов шифратора, а последняя ступень шифрации содержит также и ° 2 р входовой дополнительный шифратор (где m - число ступеней шифрации), входы которого соединены с. выходами элементов ИЛИ первой группы, а выходы являются выходами (mp+1 -.!og и) разрядов шифратора, -ый вход q-ого элемента ИЛИ второй группы г-ой ступени шифрации (3 = — )и(К () (q 1-:Ê,), (г-2-:m) соедйнен с.ц-ым входом 1-ого 3JIeMeHTa ИЛИ первой группы r-тон ступени ынфрапнн н с (%-<) и вэмодом (+jan -ого элемента Кг ) ИЛИ первой группы (г-1) -ой ступени шифрации, 1-ый вход q, -ого зле мента ИЛИ второй группы первой ступени шифрации соединен с -ьм входом j-oro элемента ИЛИ первой группы первой ступени шифрации и с (f(q,-1) и )(!с+1))-ьм входом шифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Майоров С.A. и Новиков г..И. Принципы органиэации цифровых машин. Л., "Машиностроение", 1974, с. 118. 2. Авторское свидетельство CCCP йо заявке 9 2629656/24, кл G 06 F 5/02, 1978. 860052 рН Вых Cm/ ï фЮ Я-1) и gnt / 1р К +1 (g-1) и 1п gm и +p и т <1 и 8b/l jm f1/ и gN (Уиг. 3 Заказ 7548/73 Тираж 745 Под;. -:сное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 Соста в ит ель М. Арша вский Редактор A Лежнина Текред М. Рейвес Корректор М. Коста
