Многофункциональная схема многозначной логики

 

ОП ИСАКИЙ изовгетиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических республик н 930681 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву.—

Ф (22) Заявлено 30. 06. 80 (21) 2949733/18-21 (Sl)M. Кл.

Н 03 К 19/20 с присоединением заявки %в

РпударствипвИ квинтет

СССР ив делам изебретеииб и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23.05.82 (53) УДК681. 325. .б (088. 8} (72) Автор .изобретения

В. В ° Кондратик (71) Заявитель (54} МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА МНОГОЗНАЧНОЙ

ЛОГИКИ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровых вычислитель- ных устройствах, работающих в недвоичной системе счисления с применением схем k-значной логики.

Известен элемент k-значной логики на основе ЭСЛ переключателей содержащий входные шины, источник логических уровней, блок формирования выходной функции (1) .

Недостатком известного элемента является то, что он имеет сравнительно узкие функциональные возможности, так как выходной сигнал находится в заданной зависимости от сигналов, поданных на вход с источника логических уровней и реализует строго наперед заданные функции, не обеспечивая реализацию других функций многозначной логики.

Известна многофункциональная схема многозначной логики, содериащая входные шины, источник логических уровней, блок определителей логи" ческих уровней, блок формирователей логических уровней и элемент выборки экстремального логического уровня, информационные входы которого соединены с выходами блока формирователей логических уровней, информационные входы которого соединены с выходами блока определителей логических уровней, информационные входы которого соединены с входными шинами, выходы источника логических уровней соединены с соответствующи" ми входами блоков определителей, формирователем логических уровней и элемента выборки экстремального ло- . гического уровня $2) .

Недостатком известного устройства является то, .что блок формирователей логических уровней обеспечивает только прямое преобразование одних логических уровней входных сигналов в другие логические уровни> в связи с чем известное устройство

930681 4 обеспечивает реализацию только элементарных функций k-значной логики и не обеспечивает реализацию более сложных устройств k-значной логики . (например, k-триггеров, k-ген6рато-, s ров и т.n.).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а именно,обеспечение реализации более . сложных устройств k-значной логики (например, k-триггеров, k-генераторов. и т.п.), кроме устройств, реали- . зующих элементарные k-значные функции. указанная цель достигается тем, что в многофункциональную схему многозначной логики, содержащую входные шины, источник логических уров-, ней, блок определителей логических уровней, блок формирователей логических уровней и элемент выборки экстремального логического уровня, информационные входы которого соеди нены с выходами блока формировате лей логических уровней, .информацион ные входы блока определителей логических уровней соединены с входными шинами, выходы источника логических уровней соединены с соответствующими входами блоков определителей, 3> формирователей логических уровней и элемента выборки экстремального логи-. ческого уровня, введены блок преобразователей логических уровней и блок элементов двухзначной логики, выходы г» зз и информационные входы которого соединены соответственно с информационными входами блока формирователей логических уровней и с выходами бло ка преобразователей логических уров ней, информационные входы которого соединены с выходами блока определителей логических уровней; соответствующие выходы источника логических уровней соединены с входами блока

45 преобразователей логических уровней и блока элементов двухзначной логики, 1

На фиг. 1 изображена многофункциональная схема многозначной логики; на фиг. 2 - схема k-триггера; на фиг. 3 - примеры реализаций базовых элементов; на фиг. 4 - реализация схемы двухзначной логики для обеспечения k-триггера; на фиг, 5то we, для обеспечения k-генератора; и на фиг. 6 - то же, для обеспечения

k"ãåíåðàòîðà с памятью; на фиг. 7то же для обеспечения k-одновибратора

I с перестраиваемой длительностью импульсов каждого логического уровня; на фиг. 8 - то же, для обеспечения

k-одновибратора с одной длительностью импульсов всех логических уровней; на фиг. 9 - многофункциональная схема двухзначной логики.

Иногофункциональная схема многозначной логики содержит блок 1 определителей логических уровней, входные шины 2, источник 3 логических

l уровней, блок 4 преобразователей логических уровней, блок 5 элементов двухзначной логики, блок 6 формирователей логических уровней, элемент 7 выборки экстремального логического уровня, шины 8-11 напряжений логических уровней "0", "1", "2" и "3" соответственно, шины 12 и 13 напряжения смещения, информационные входы

14-16 блока 5 элементов двухзначной логики, выходы 17-19 блока 5 элементов двухзначной логики, базовые элементы 20=1 - 20=4, блока 1 определителей логических уровней и элемента

7 выборки экстремального логического уровня, базовый элемент 21 блока 4 преобразователей логических уровней, базовые элементы 22=1 - 22=3 блока

6 формирователей логических уровней входы 23=1"23=3, 24 и 25 базовых элементов 20=1-20=4., выход 26 базо вых элементов 20=1-20=4, входы 27-30 и выход 31 базовых элементов 2l; входы 32-35 и выход 36 базовых элементов 22=1-22=3, двухзначный генератор 37, блок 38 двухзначной логики, двухзначный одновибратор 39, двухзначные логические схемы 40=1-40=3, триггеры 4l=l 41=3, элементы ИЛИ 42=

1-42=4, элементы И-НЕ 43=1-43=3 и

44=1-44=3, элементы НЕ 45=1-45=3, элементы И-НЕ 46=1-46=3 и элементы

ИЛИ-НЕ 47=-1-47=3.

Входные ыины 2 (фиг.1) соединены с информационными входами блока 1 определителей логических уровней, выходы которого соединены с информационными входами блока 4 преобразо- вателей логических уровней, выходы которого соединены с информационными входами блока 5 элементов двухзначной логики, выходы которого соединены с информационными входами блока 6 формирователей логических уровней, выходы которого соединены с информационными, входами элемента 7 выборки экстремального логического

5 9306 уровня, выходы источника 3 логических уровней соединены соответствующими входами блоков 1-6 и элемента 7.

Шина 8 (фиг.2) соединена с входом 25 элементов 20=1-20=4, с вхо- S дами 33 элементов 22=1 -22=3, с первым входом питания блока 5 и с входами 30 элементов 21; шина 9 соединена с входом 35 элемента 22=-1 и с входом 23=1 элемента 20=1; шина 10 tO соединена с входами 34,35 и 23=1 соответственно элементов 22=1,22=2 и 20=2; шина 11 соединена с входом

34 элемента 22=2, с входом 35 элемента .22=3, с вторым входом питания 13 блока 5, с входами 28 элементов 21 и с входом 23=1 элемента 20=3; шина 2 соединена с входами 23=2 элементов 20=1-20=3, выходы.26 ко-. торых соединены соответственно с 20 входами 27 элементов 21, выходы 31 которых соединены соответственно с входами 14 16 блока 5, выходы 17-19 которого соединены с входами 32 соответственно элементов 22=1-22=3, 23 выходы 36 которых соединены соответственно с входами 23=1-23=3 элемента 20=4, вход 24 которого соединен с входом 23=3 элемента 20=4.

В предлагаемом устройстве исполь- 3в зуется отрицательное кодирование, т.е. логический уровень определяет-. ся величиной отрицательного напряне-. ния, Как пример конкретной реализации, на фиг.2 приведена многофунк3S циональная схема для четырехзначной логики.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока 1 определителей логических уровней поступает входной сигнал по шине 2. В блоке 1 входной сигнал сравнивается с логическими уровнями источника 3 логических уровней с помощью базовых элементов 20=14S

20=3. При этом входной сигнал и логический уровень, с которым он срав-! нивается, поступают на входы 23=1 и

; 23=2. При совпадении входного сигнала с сравниваемым логическим уровнем, на выходе 26 базового элемента

SO

20=1(20=2 и 20=3) будет нулевой уровень, так как вход 25 соединен с шиной 8, т.е ° с нулевым уровнем. В противном случае на выходе 26 будет логический уровень, отличный от ну" левого.

Таким образом, когда поступает по шине 2 отличный от нуля входной сигнал, то на одном из выходов 26 элементов 20=1-20 3 блока 1 будет нулевой уровень, а на остальных выходах 26 — логические уровни, отлич" ные от нуля.

Сигналы с выходов 26 элементов

20=1-20=3, поступают на входы 27 элементов 21 блока 4. На выходе 31 элементов 21 появляется максимальный (I;-1)-й логический уровень при поступлении на входы 27 нулевых уровней, а при поступлении на входы 27 логических уровней, отличных от нулевого, на выходах 31 будут нулевые логические уровни.

Таким образом, на одном иэ входов

14-16 блока.5 будет логический уровень K-l, а на остальных - нулевые уровни. Наличие логического уровня

К-1 на одном из входов 14-16 будет соответствовать отличному от нуля логическому уровню на шине 2. Когда входной сигнал на шине 2 соответствует уровню логического нуля, то на всех входах 14-16 будут нулевые логические уровни.

В блоке 5 при поступлении на один из его входов 14- 16 логического уровня К-! реализуется необходимая функция двухзначной логики и на одном из выходов 17-19 блока 5 появляется нулевой логический уровень, на остальных выходах будут логические уровни К-l.

Сигнал с выходом 17-19 блока 5 поступает на входы 32 элементов 22=1

22 3 блока 6. На входы 33 элементов

22=1-22=3 поступает уровень логичес-, кого нуля, а на входы 35 подается логические уровни, отличные от нулевого.

При поступлении на вход 32 элемен-. тов 22=1"22=3 логического уровня К-l, на их выходах 3Ь появляются нулевые. уровни, а при поступлении на вход

32 нулевого уровня, на выходе 36 появляется логический уровень который поступает на вход 35.

Следовательно, при наличии на одном из выходов 17-19 блока 5 нулево"

ro уровня, на выходе 36 соответствующего элемента иэ 22 1-22 3 блока

6 будет требуемый логический уровень. а на остальных выходах блока 6 - нулевые логические уровни.

Сигналы с выходов 36 элементов

22 1-22 3 блока 6 поступают на входы 23 1-23 3 элемента 20%, который реализует функцию "максимума" при

7 93068 соединении входа 24 элемента 20=4 с произвольным входом в данном случае с входом 23=3 элемента 20=4, и на выходе 26 элемента 20=4 будет максимальный логический уровень из поступивших на входы 23=1-23=3, т.е. требуемый логический уровень.

Когда на шине 2 многофункциональной схемы многозначной логики (фиг. 4) будет логическии уровень, отличныи от нуля (нап >имер "2"), то на соответ ствующем входе 14-16 (входе 15) появляется уровень К-l, на остальных— нулевой уровень.

Таким образом, опрокинется соот ветствующий триггер(412) схемы двухзначной логики и через элементы

ИЛИ 42=1 и 42.=3 сбросится ранее опрокинутый триггер (один из 41=1, 41=3). Следовательно, на одном из 20 выходов 17 — 19 (выходе 18) появится нулевой уровень, снятый с инверсного выхода триггера 41=2, на остальных — логический уровень К-1. В дальнейшем, нулевой уровень с одного из выходов 17-19 (выход 18) поступает на элемент 22=2, формирующий на выходе тот же логический уровень, что и поступает на шину 2 многофункциональной схемы многозначной логики 30 (логический уровень "2"). На остальных выходах (выходах 36 элементов

22=1 и 22=3) блока 6 будут нулевые уровни.

Таким образом, на выходе 26 эле- Зу мента 20=4 выборки экстремального логического уровня (в данном случае максимального логического уровня) Gyдет логический уровень входного сигнала (логический уровень "2"). Пос- 40 ле снятия входного сйгнала, на выходе многофункциональной схемы многозначной логики уровень не изменится. При поступлении в дальнейшем входного сигнала с другим логическим уровнем, предыдущий выходной сигнал изменяется на тот же, что и на входе.

Произойдет запоминание этого уровня посредством триггера двухзначной ло:гики.

50 8 случае подачи на шину 2 плавно изменяющегося напряжения, на выходе

26 элемента 20=4 будет приближенное цифровое значение этого напря,жения, т.е. К-значный триггер моI жет применяться как аналого-цифровой преобразователь.

Когда на одном из в>соддв 14-16 блока 5 двухзначной логики будет лоЮ

1 б гический уровень К-1, то с двухзначного генератора 3/ (фиг.5) через один из элементов 43=1-43=3 И-HF пропускаются на один из выходов 17-19 импульсы нулевого уровня, которые в дальнейшем преобразуются в импульсы с амплитудой логического уровня вход-. ного сигнала.

Таким образом, при поступлении на вход многофункциональной схемы многозначной логики произвольного, отличного от нуля, логического уровня, на ее выходе будут импульсы с амплитудой того же логического уровня. После снятия входного логического уровня на. выходе импульсы прекращаются и устанавливается нулевой уровень. На фиг. 6 приведена схема двухзначной логики для обеспечения k-значного генератора, на выходе которого импульсы продолжают генерироваться с амплитудой логического уровня входного сигнала после его снятия. Логический уровень амплитуды генерируемых импульсов изменяется при поступлении входного сигнала с новым, отличным от нуля, логическим уровнем„

8 блоке 5 двухзначной логики (фиг.6) с целью запоминания применяется с>:ема 38 двухзначной логики, соггласно фиг, 4. При этом входы .элементов

И-НЕ 44=1-44=3 соединены с соответствующими прямыми входами двухзначных триггеров 41=1-41=3.

Когда на одном из входов 14- 16 блока 5 двухзначно" логики будет логический уровень K-l„то с двухзначного одновибратора 39 (Фиг.7)через один из элементов НЕ 45=1-45=3 на один из выходов 17-19 поступает импульс нулевого уровня, который в дальнейшем преобразуется в импульс с амплитудой логического уровня входного сигнала.

Таким образом, при поступлении на вход многофункциональной схемы многозначной логики произвольного, отличного от нуля, логического уровня на ее выходе получаем импульс с амплитудой того же логического уровня.

Согласно данной схеме двухзначной логики, длительность выходных импульсов перестраивается для каждого логического уровня отдельно, так как для формирования импульсов для ка>тдого поги. ческого уровня установлен двухзнач- ный вибратор 39. При необходимости формирования выходных инпульсов од т

930

681 1È ной длительности для каждого логического уровня применяют схему двухзначной логики согласно фиг,8. В этом случае двухзначный одновибратор

39 включается при наличии на произвольном из входов 14-16 логического уровня К-1, импульс с которого пропускается через один из элементов И-НЕ,46=1-46=3 на один из выходов 17-19 в соответствии с наличием логичес- 10 кого уровня К-1 на одном из входов

14-16.

На фиг. 9 представлена схема двухзначной логики, применение которой позволяет реализовать произ- 1$ вольные функции в зависимости от логического уровня входного сигнала многофункциональной схемы многозначной логики. Она содержит двухзначные логические схемы 40=1-40=3, каж- щ дая из которых может представлять собой произвольную двухзначную логическую схему. При наличии отличного от нуля входного сигнала многофункциональной схемы многозначной логи- 2$ ки на одном иэ входов 14-16 будет максимальный логический уровень К-1 который запустит в работу одну из двухзначных логических схем 40=140=3, на выходе которой после ре- $0 ализации двухзначной функции появляется уровень К-1 и в зависимости от подсоединения выходов схем 40=140=3, к элементам ИЛИ-НЕ 47=1-47=3 на одном из выходов 17-19 будет нуле- $ вой уровень.

Таким образом, подав на вход многофункциональной схемы многозначной логики определенный, отличный от нуля, логйческий уровень, подключаем в работу соответствующую этому уровню двухзначную логическую схему и . после реализации этой схемой заданной функции двухзначной логики в зависимости от подсоединения ее прямого выхода к одному из элементов ИЛИ-НЕ

47=1-47=3 получаем на выходе многофункциональной схемы многозначной логики определенный логический уровень, свидетельствующий об окончании реализации двухзначной функции под$0 ключенной одной из схем 40=1-40=3.

Выходной логический уровень подается .через дополнительный элемент ИЛИ (на фиг.1 не показан) на вход многофунк" циональной схемы многозначной логики и таким образом, подключает в работу™вторую из схем 40=1-40=3, после .реализации двухзначной функции которой выходной логический уровень, поступая через тот же дополнительный элемент ИЛИ на вход многофункциональной схемы многозначной логики,подключает в работу третью из схем 40=1"

40=3 и т. д. При этом, последующей включенной одной из схем 40=1-40=3 двухзначной логики отрабатывается сброс предыдущей работающей схемы.

Следовательно получаем произвольный цикл отработки функции схемами 40=140=3 двухзначной логики, которые мо" гут содержать исполнительные механизмы для управления необходимыми элементами объектов и датчики их состояний.

Таким образом, обеспечивается ре-- ализация цикла управления технологическими процессами по заданной программе, заключающаяся в последователь- . ности отработки частных циклов управления составными частями этого процесса, что реализуется посредством соответствующих соединений выходов схем 40=1-40=3 двухзначной логики с элементами ИЛИ-НЕ,47=1-47=3.

Формула изобретения.

Многофункциональная схема многозначной логики, содержащая входные шины, источник логических уровней, блок определителей логических уровней, блок формирователей логических уровней и элемент выборки экстремального логического уровня, информационные входы которого соединены с выходами блока формирователей логических уровней, информационные входы блока определителей логических уровней соединены с входными шинами, выходы источника логических уровней соединены с соответствующими входами блоков определителей, формирователей логических уровней и элемента выборки экстремального логического уровня, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нее введены блок преобразователей логических уровней и блок элементов двухзначной логикь . выходы и информационные входы которого соединены соответственно с информационными входами блока формирователей логических уровней и с вы-. ходами блока преобразователей логических уровней, информационные входы которого соединены с выходами

12

930681

11 блока определителей логических уровней, соответствуюцие выходы источника логических уровней соединены г входами - блока преобразователеР логических уровней и блока элементов двухзначной логики.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Radio-Fernschen-Elektronik, 1975, т.24, V 12, с, 389-393.

5 2, Авторское свидетельство СССР по .заявке N 2875002/18-21, кл. Н 03 К 19/20, 1980 (прототип).

930681

ВНИИПИ . Заказ 352B/83

Тираж 954 Подписное филиал ПРП атент

r. Ужгород, ул. Проектная, 4