Устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СИММЕТРИЧЕСКИХ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций, содержащее элемент СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, отличающееся тем, что дополнительно введены мажоритарный элемент с порогом семь и мажоритарный элемент с порогом восемь, входы которых с первого по седьмой соединены соответственно с первым по седьмой информационными входами устройства, первый настроечный вход которого соединен с восьмым и девятым входами мажоритарного элемента с порогом восемь, десятый и одиннадцатый входы которого соединены с восьмым и девятым входами мажоритарного элемента с порогом семь и со вторым настроечным входом устройства, третий настроечный вход которого соединен с десятого по тринадцатый входами мажоритарного элемента с порогом семь и с двенадцатого по пятнадцатый входами мажоритарного элемента с порогом восемь, выход которого соединен с первым входом элемента СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, второй вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента с порогом семь, а выход - с выходом устройства. 2377 1 Изобретение относится к области вычислительной техники и микроэлектроники и предназначено для реализации фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных. Известно устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функцийпеременных, содержащее(21) элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, элемент ИЛИ-НЕ, р(/2) мажоритарных элементов с порогами 2,42 р,информационных инастроечных входов, один выход 1. Недостатком устройства является низкое быстродействие, определяемое глубиной схемы и равное 3, гдезадержка на вентиль. Наиболее близким по функциональным возможностям и конструкции техническим решением к предлагаемому является устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функцийперемен ных, содержащее р ( р) элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, р-1 мажоритарных элементов с 2 порогами 2,4, , 2 р-2, элемент И,информационных и р настроечных входов, один выход 2. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, определяемое глубиной схемы и равное 3. Изобретение направлено на решение задачи повышения быстродействия устройства для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных. Устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных содержит элемент СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА. В отличие от прототипа устройство дополнительно содержит мажоритарный элемент с порогом семь и мажоритарный элемент с порогом восемь, входы которого с первого по седьмой соединены соответственно с первым по седьмой входами мажоритарного элемента с порогом семь и с первым по седьмой информационными входами устройства. Первый настроечный вход устройства соединен с восьмым и девятым входами мажоритарного элемента с порогом восемь, второй настроечный вход соединен с десятым и одиннадцатым входами мажоритарного элемента с порогом восемь и с восьмым и девятым входами мажоритарного элемента с порогом семь, а третий настроечный вход соединен с десятого по тринадцатый входами мажоритарного элемента с порогом семь и с двенадцатого по пятнадцатый входами мажоритарного элемента с порогом восемь. Выход мажоритарного элемента с порогом восемь соединен с первым входом элемента СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, второй вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента с порогом семь, а выход соединен с выходом устройства. Технический результат достигается путем использования новых логических элементов (мажоритарного элемента с порогом семь и мажоритарного элемента с порогом восемь), а также изменением межсоединений элементов в схеме. На чертеже (фиг. 1) представлена схема устройства для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных. Устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций содержит мажоритарный элемент с порогом восемь 1, мажоритарный элемент с порогом семь 2, элемент СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА 3, семь информационных входов 410, три настроечных входа 11, 12 и 13, выход 14. Устройство для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций работает следующим образом. На информационные входы 410 поступают двоичные переменные х 1,х 2 х 7 (в произвольном порядке), на настроечные входы 11, 12 и 13 сигналы настройки 1, 2 и 3, значения которых принадлежат множеству 0,1. На выходе 14 реализуется фундаментальная симметрическая булева функция(1,27), определяемая вектором настройки(1, 2, 3). Известно, что произвольная симметрическая булева функцияпеременных (1,2) с рабочими числами а 1,а 2 а (0) принимает, значение 1 на тех и только тех наборах переменных 1, 2 которые содержат ровно а (1,2 ) единиц. Такая симметрическая булева функция обозначается через 1,2 (1, х 2 х) и зада ется посредством (1)разрядного двоичного кода(0, 1 ), где 1 (0) тогда и только тогда, когда 1,2. Если 1, то симметрическая булева функцияназывается фундаментальной (или элементарной),т.е.1, если На выходевходового мажоритарного элемента с порогом а реализуется монотонная симметрическая булева функция( ,, , ), 1 ( , ). Первообразная устройства для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных имеет вид 8 13 (1,27, 2, 2, 3, 3, 3, 3). В таблице представлена настройка устройства на реализацию фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных. Достоинством устройства для вычисления фундаментальных симметрических булевых функций семи переменных является высокое быстродействие, которое вычисляется как 2, гдезадержка на вентиль (быстродействие устройствапрототипа равно 3). При этом сложность устройства по числу входов логических элементов равна 30, в то время как сложность прототипа (при 7) равна 39. Сигналы настройки Выход Двоичный код фундаментальной симметрической булевой функции,реализуемой на выходе устройства 14 Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3