Пороговый логический элемент
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Соц№ал№ст№ческ№х
Республик
1iii991612 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.02.8! (21) 3250625/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) П риоритет (51) М. Кл.
Н 03 К 19/23
ЙщАарстееннь1й к01ентет
Опубликовано 23.01.83. Бюллетень № 3
Дата опубликования описания 23.01.83 т10 делам нэобретеннй н етнрытий (53} УДК 621.374. .3 (088.8) (72) Автор изобретения
О. H. Музыченко (7I) Заявитель (54) ПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ
1
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации.
Известен пороговый логический элемент, содержащий преобразователи весов на, два входа, состоящие из элемента И и элемента
ИЛИ с параллельно соединенными входами, блок формирования порога и выходной элемент ИЛИ, причем блок формирования порога выполнен двухступенчатым, содержащим два однотипных каскада формирования набора весов первой ступени, взаимно дополняющие весовые выходы которых попарно соединены с входами элементов И каскада формирования порога второй ступени 111.
Недостатком этого порогового элемента является ограниченность его функциональных возможностей.
Известен также пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на m и п входов, выходы е которых с весами, сумма которых равна порогу 11, соединены с входами злемен2 тов И, выходь1 которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу g 12!.
Недостатком известного порогового логического элемента является относительно низкое быстродействие. поскольку с увеличением числа входов для такого элемента быстро растет задержка распространения сигнала. !!елью изобретения является повышение быстродействия.
Поставленная цель достигается тем, что в пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на m и
m,,входов, выходы которых с весами, сумма которых равна порогу г), соединены с входами элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу >1, дополнительно введены гв — 2 дополнительных преобразователя весов входов на тт11 (1 =,, „, l o входов, где гв э 2, а тп1 + mz + тз + ... п1г =, п, общее число
991612 входов преобразователя весов входов равно числу входов и порогового логического элемента, выходы дополнительных преобразователей весов, сумма весов которых равна порогу, соединены с входами дополнительных элементов И, выходы которых соединены с дополнительными входами элемента
ИЛИ, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами равными по- 10 рогу т1, и с выходами вспомогательных элементов И, первый и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сум- 15 ма весов которых равна порогу ")
Кроме того, каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ и элементы И вЂ” ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с входами преобразователя весов вхо- 20 дов, выход элемента ИЛИ соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным едннице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К(К=2, ..., 11 ), соединен с выходом К вЂ” 1-го элемента И вЂ” ИЛИ, 25 входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весов входов.
Причем каждый преобразователь весов входов может также содержать первичные преоб- 50 разователи весов входов, выходы с единичным весом которых соединены с входами элемента пропускания, выход которого соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобра35 зователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К вЂ” 1-го !тополнительного элемента пропускания, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выхо40 дами вспомогательных элементов совпадения, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов с порогом, сумма которых равна К.
На фиг. 1 показана обобщенная структур45 ная схема порогового логического элемента; на фиг. 2 и 3 — примеры реализации порогового элемента с порогом «) = 2 и реали. зацией преобразователей весов входов в виде одноступенчатой структуры; на фиг. 4 — при50 мер реализации порогового логического элемента с преобразователем весов входов в виде двухступенчатой структуры.
Пороговый логический элемент содержит преобразователи весов входов 1 — 1 — 1 — г<,, выходы которых соединены с входами узла формирования порога 2, который реализуется на элементах И 3 и ИЛИ 4. При этом пороговый логический элемент содержит два пре.>бразователч весов входов на гп, и гп, входов 1 — и 1--2, выходы которых с весами, сумма которых ранна порогу 1, соединены с входами элементов И 3, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 4, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу
Кроме того, пороговый логический элемент содержит r — 2 дополнительных преобразователя весов на m;(i = 3, ..., г,) входов, где
ro ) 2, а гп,+п,+тз+ ... m n, общее число входов преобразователей весов входов равно числу входов порогового логического элемента, выходы дополнительных преобразователей весов, сумма весов которых равна пороry q соединены с входами дополнительных элементов И 3, выходы которых соединены с дополнительными входами элемента
ИЛИ 4, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами, равными порогу ), и с выходами вспомогательных элементов И 3, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу 11
При одноступенчатой реализации преобразователей весов входов 1-1;1 — 2, ..., l — г, каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ 5 и элементы И вЂ” ИЛИ 6, входы элемента ИЛИ 5 соединены с входами преобразователя весов входов, выход элемента ИЛИ 5 соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов ходов с весом, равным К, К 7 2, соединен с выходом К вЂ” 1-го элемента И вЂ” ИЛИ 6, входы групп входов по И которого соединены с
К входами преобразователя весов входов.
В случае двухступенчатой реализации преобразователей весов входов, каждый преобразователь весов входов содержит первичные преобразователи весов входов 7 — 1 — 7 — 2, выходы с единичным весом, выходы которых соединены с входами элемента 8 пропускания, выход которого соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К вЂ” 1-го дополнительного элемента пропускания 9, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выходами вспомогательных элементов 10 совпадения, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов входов
7 — 1 — 7 — 2 с порогами, сумма которых рав991б12 на К. В этом случае каждый первичный преобразователь весов входов выполняется также как и преобразователь весов входов в случае одноступенчатого реализации.
Функционирование предлагаемого порогового логического элемента осуществляется в общем случае следующим образом.
Каждый из преобразователей весов входов является многопороговым элементом, реализую1цим HR своих выходах пороговые функции с порогами, равными весам выходов, т;е. формирующим на своих выходах весовой код, единица в каждом разряде которого свидетельствует о наличии на его входах числа единичных потенциалов не меньшего веса разряда (выхода):
<:,X, Ñ+ " 1()= у(.т Х;-с0 j (q)
ГДЕ <Ю =ХР,„„ 1Ч - ),." a .1: ... Ф
Ы ej
Й
= С1 131 Т )(j ULJ )- символ пороговой функции, 1=С имеющей порог o., зависящей от перемен!ГВ1х Ji, индексы которых принадлежат множеству I j 11 = ) C,... c1 !1;
)(— переменная (вход порогового элемента) с индексом j
Так, на выходах преобразователя весов
m! входов реализуются функ1п1и
1Ь3)= С 1 (7. X -> ) (<)
4!,) b где MIDÄ. =xxiII! Ip, ì/kkl ki + 1,..., Ф!1310!т., Ы Ю !1! — множество входов (переменных)
1 преобразоватег!я весов m; входов; — множество индексов переменных
Х < x„
Если на все входь! порогового элемента поданы нулевые логические сигналы, то нулевые логические сигналы будут на всех выходах всех преобразователей весов входов и на выходе порогового элемента.
Поскольку каждый из преобразователей весов входов является многопороговым элементов, то при подаче на входы некоторого преобразователя весов входов d единичных логических сигналов, единичные логические сигналы появляются на всех его выходах с весами, не превышающими d. Пусть на Входы порогового логического элемента подано
d единичных логических сигналов, из них
d! — на входы преобразователя 1 — 1 весов
m 1 входов, d — на входы преобразователя
1 — 2 весов m входов и т.д., d1-„ — на входы преобразователя весов mB входов. При Ф этом на всех выходах преобразователя 1 — 1 весов mi входов с весами, меньшими 1ши равными di,,на всех выходах преобразователя 1 — 2 весов mz входов с весами, меньшими или Равными dz, и тд., и на Всех выходах преобразователя 1 — Г! Весов Гп„входов
1 с весами, меньшими или равными d!. ïoÿBÿòся единичные логические сигналы.
5 Если d (а, то единичные логические сигналы не появятся на всех входах ни одного элемента И узла 2 формирования порога, что вызовет на их выходах и выходе порогового элемента нулевой логический сигнал.
Если d = a, то единичные логи1еские сигналы появятся на всех входах одного элемента из узла 2 формирования порога, а именно элемента, соединенного входами с выходами преобразователей весов m,, mz, ..., m„BXO1 дов с весами d,, dz, ..., dÄ, COOIBcICIBeiikio.
Это вызовет на его Вь1ходе и на выходе элемента ИЛИ 4, с Входом которого он соединен, появление единичногÎ логического сигнала, следовательно. единичный логи !еский сиг20 нал пОяВляется на Выхйле порОГОВОГО лОГического элемента.
Если О - а, то спи!!пчн»е .итгическис сигна:1И ПОЯВЯТСЯ !!3 BССХ DXOJK-!..-; i!CCKOJIBK!iX 3J!CМЕНТОВ И Ъ » 3:1 ОО "* О!13!и!" ПО1 ОГЧ
25 что вызовет н3 ОГО В1;xo. l". единичный потенП1.!а -1.
FCJili BCi, Ci;: а С "! " Т! ч О Ц" ГKHX 11;
ki3:I0B IОД3103i iа ВхО,iKl Огзл0, 0.:1 -.coi. i13 !зоваГС11Я ГЯЕСОВ. 1!31!Р!!МЕP !!Р =0!iP33033Т 1Я ВЕС!!В
Q0 !т1 Bxoj iO3, тО 113 егс Бьlх01:,*. . с Bccoxl 1Т! I
С! ПОЯВ!1!С .:. :i".!П.i!-:;-!1. ЛОГ! ";ЕСК1!Н С!1Г.
Е11!. К010Р li !IO ix !!! На ВХ .!Л ЗЛЕМС11Т3
ИЛ И 4 узла . 11:;:}JX? л ООВ 3 !и!Я порОГВ 11 Bb130BET На Е!0 ВИ;ОЛГ C IBBi:.!!..:.,! 1ИЧЕCKi
СШ i!33i.
С !с;lователь!!О, K3 K,ь!й 033, .-:ОГ„ 13 lисло единичных лог!1 !еск!1х cl!Глазов на Входах
II0Poco301О 30clBiccKoBО 31!0310!1т t>",;!BI 50JlkШЕ ИЛИ РЗВНО BC":! !!»!Е ПОРОГ3. Н3 CÃO ВЫходе появится е:-, нлч:.ий 11!. ".н ice!.èè сигнал.
К313дый! !*:3 л "."! б033РВа;c !с!! ВГООБ m!
ВхОдОВ (! = 1, } hxчкчио 1иРi cI а!131!Огня!1!,!м облазом.
При подаче 3 .-.го Вхо;" 0 счишвв!их ло45 гических с1!!!!а.и!-., Ггз irox d; — i!3 Входи преобразоватс.!я 7 — 1 Весов т;! Входов.
Г на Входы kipco00330вателя 7 — 2 ВВООВ О3- Bxo" дов и Т.Т1,. d„- на входи преобразователя
1
7 — Г; весов п.г. в;опов, слили п1ие .!Огичес1 кие сигналы появля1отся на всех Входах од50 ного совпадения элемента Веса выхода W=.d, а также на Всех Вхоа3х нескольких элементов совпадения формирования веса выхода
W (d, что вызовет на пх В ixog3x» на соответствующих гиходах единичные лс Г1В!еские сигналы. еса В1,!хода ф d,1,1с d> x HBBGQJIB шее из всех число единичных лог!!чccK!ix сигналов, поданных на Входи олногo прсобразова991612 теля весов m входов), едини кый логический сигнал вйзывается, кроме того, единичными логическими сигналами, поступающими на входы элементов пропускания с выходов первичных преобразователей весов входов.
Функционирование предлагаемого порогового логического элемента в конкретном случае его реализации при n = 12 и а = 3 осуществляется следуюгцим образом (фиг. 4).
Допустим, на входы преобразователя 7 — 1 весов 3-х входов подан один единичный логический сигнал (на вход Х,). Он поступит на вход элемента ИЛИ 5 и вызовет на его выходе единичный логический сигнал. На выходах элементов И-ИЛИ 6 будут нулевые логические сигналы. Пусть теперь единичный логический сигнал подан и на вход Х,, при этом на выходе элемента ИЛИ 5 сохранится единичный логический сигнал. Кроме того, единичный логический сигнал появится на обоих 20 входах группы входов по И элемента И вЂ И б, соединенного с входами Х1 и Х, что вызовет на его выходе единичный логический сигнал. При подаче единичного логического сигнала и на вход Хэ, îí подтверждает еди- 25 ничные логические сигналы на выходах элементов ИЛИ 5, И вЂ” ИЛИ б, а кроме того, вызовет единичный логический сигнал, на выходе элемента И вЂ” ИЛИ б, на всех входах которого при этом будут единичные потенциалы. З0
Таким образом, при подаче единичных логических сигналов на d входов преобразователя
° весов 3-х входов (d - 3) единичные логические сигналы появляются на его выходах с весами W 0.
Аналогичным образом при подаче d единичных логических сигналов на входы преобразователя 1 — 1 весов б-и входов, единичный логический сигнал появится на всех его выходах с весом Wа d. Например, пусть на входы Х, и Х поданы единичные логические сигналы, при этом на выходах преобразователя весов входов с весами W = 1 и Nt = 2 будут единичные логические сигналы, которые поступят на вход элемента 9 пропускания и вход элемента 8 пропускания и вызовут на их выходах единичные логические сигналы. Пусть теперь единичный логический сигнал подан на вход Х, при этом на выходе преобразователя весов входов с весом W=l появится единичный
50 логический сигнал, который подтвердит единичный логический сигнал на выходах элементов 8 и 9.
Единичный логический сигнал с выхода преобразователя 1 — 1 весов 6-и входов с весом
М/=3 поступает на вход элемента ИЛИ 4 узла
2 формирования порога, вызывая на его выходе, являющемся выходом порогового логического элемента, единичный логический сигнал
Если -. входы преобразователя 1 в l весов
6-и входов подано два единичных логических сигнала, а на выходы преобразователя 1-2 весов б-и входов — один, то на выходах с весами W=2 и Nl=l соответственно будут единичные логические сигналы, которые поступят на входы элемента И 3 узла 2 формирования порога, соединенного входами с данными выходами преобразователей 1 — 1 и 1 — 2 и вызовут на выходе данного элемента И 3 и.выходе всего узла 2 формирования порога, являющегося выходом порогового логического элемента, единичный логический сигнал.
Таким образом, каждый раз, когда число единичных логических сигналов на входах порогового логического элемента станет равным или большим порога (в данном. случае
3), на его выходе появится единичный логический сигнал. образом работают gee по роговые логические элементы.
Повышение быстродействия достигается за счет сокращения задержки времени распространения сигнала с входов порогового логического элемента на его выход.
Формула изобретения
1. Пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на mi и m2 входов, выходы которых с весами, сумма которых равны порогу «), соединены с входами элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу «1,отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены r> — 2 дополнительных преобразователя весов входов на
m1 (i3, ... ге) входов, где го 2, à m +
+ mz + гпз + .. + гпг, = и, общее число входов преобразователя весов входов равно числу входов и порогового логического элемента, выходы дополнительных преобразователей весов, сумма весов которых равна порогу «1, соединены с входами дополнительных элементов И, выходы которых соединены с дополнительными входами элемента
ИЛИ, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами, равными порогу, и с выходами вспомогательных элементов И, первый и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу «1
9 9916
2. Элемент по п, 1, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ и элементы И вЂ” ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с входами преобразователя весов входов, З выход элемента ИЛИ соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, рав- ным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К.(К=2, ..., g ), . соединен с выходом К вЂ” 1-го элемента И вЂ” ИЛИ, 10 входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весоввходов.
3. Элемент по п. !, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждый преобразователь весов входов содержит первичные преобразователи весов входов, выходы с единичным весом которых соединены с входами элемента пропускания, выход которого соединен с вы12 ходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К вЂ” 1-ro дополнительного элемента пропускания, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов. с порогом, равным К, и выходами вспомогательных элементов совпадения, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов с порогом, сумма которых равна К.
Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР У 683025, кл. Н 03 К 19/42, Н 03 К 19/23, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР И 771876, кл, Н 03 К 19/42, 1980 (прототип).
Составителе O. Сt Техред K,Mûöüî Е оррек то р И. Ш улла Редактор О. Половка Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Просктная, 4 Заказ 164/77 Тираж 934 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобр."тений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскян наб., д. 4/5
