Вычислительное устройство по модулю три

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПО МОДУЛЮ ТРИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Супрун Валерий Павлович Городецкий Данила Андреевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Вычислительное устройство по модулю три, характеризующееся тем, что содержит первый и второй элементы И, первый и второй элементы РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый и второй мажоритарные элементы с порогом два, инверсный вход -го из которых, где 1, 2, соединен с -м настроечным входом устройства и с первым входом -го элемента И, второй вход которого соединен со входом старшего разряда -го операнда и с первым прямым входом -го мажоритарного элемента с порогом два, второй и третий прямые входы которого соединены со входом младшего разряда -го операнда, выход первого мажоритарного элемента с порогом два соединен с первым прямым входом -го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый инверсный вход которого соединен с выходом первого элемента И, выход второго мажоритарного элемента с порогом два соединен со вторым прямым входом первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и со вторым инверсным входом второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй прямой вход которого соединен с выходом второго элемента И и со вторым инверсным входом первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход которого соединен с выходом младшего разряда результата, выход старшего разряда которого соединен с выходом второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. 18248 1 2014.06.30 Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и микроэлектроники и может быть использовано для построения систем передачи и обработки дискретной информации, построения систем аппаратного контроля, а также для построения вычислительных устройств, реализующих алгоритмы модулярной арифметики, и цифровых устройств, работающих в системе остаточных классов. Известно вычислительное устройство по модулю три, содержащее два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом три, четыре (информационных) входа, настроечный вход и два выхода 1. Сложность устройства(по числу входов логических элементов) равна 14. Известное устройство предназначено для вычисления (в зависимости от значения сигнала настройки) арифметических операций( 3) и( 3). Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим решением к предлагаемому устройству является вычислительное устройство по модулю три, которое содержит два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом три, шесть входов и два выхода 2. Устройство, принятое за прототип, предназначено для выполнения операции( 3). Конструктивная сложность (по числу входов логических элементов) равна 16, а его быстродействие, определяемое глубиной логической схемы, составляет 2,где- задержка на логический элемент. Недостатком устройства-прототипа являются низкие функциональные возможности,поскольку устройство не позволяет выполнять операцию( 3), где ,натуральные числа. Изобретение направлено на решение технической задачи расширения функциональных возможностей вычислительного устройства по модулю три за счет реализации арифметической операции( 3). Вычислительное устройство по модулю три характеризуется тем, что содержит первый и второй элементы И, первый и второй элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый и второй мажоритарные элементы с порогом два. Инверсный вход -го мажоритарного элемента с порогом два, где 1, 2, соединен с-м настроечным входом устройства и с первым входом -го элемента И. Второй вход -го элемента И соединен со входом старшего разряда -го операнда и с первым прямым входом -го мажоритарного элемента с порогом два. Второй и третий прямые входы -го мажоритарного элемента с порогом два соединены со входом младшего разряда -го операнда. Выход первого мажоритарного элемента с порогом два соединен с первым прямым входом -го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый инверсный вход которого соединен с выходом первого элемента И. Выход второго мажоритарного элемента с порогом два соединен со вторым прямым входом первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и со вторым инверсным входом второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Второй прямой вход второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с выходом второго элемента И и со вторым инверсным входом первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с выходом младшего разряда результата, выход старшего разряда которого соединен с выходом второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. 2 18248 1 2014.06.30 Основной технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей вычислительного устройства по модулю три. Названный эффект достигается путем введения в логическую схему устройства новых логических элементов(мажоритарных элементов с порогом два, элементов И и элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ) и изменением соединений между логическими элементами схемы. В соответствие с выбранным модулем 3 входные операнды ,и результат выполнения операции(3), задаются двухразрядными двоичными кодами(1, 2),(1, 2) и(1, 2), где 22,122 и 122. На фигуре представлена схема вычислительного устройства по модулю три. Вычислительное устройство по модулю три содержит два мажоритарных элемента с порогом два 1 и 2, два элемента И 3 и 4, два элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 5 и 6, четыре(информационных) входа 7-10, два настроечных входа 11 и 12, два выхода 13 и 14. Вычислительное устройство работает следующим образом. На информационные входы 7 и 8 устройства поступают значения младшего 1 и старшего 2 разрядов первого операндасоответственно на информационные входы 9 и 10 - значения младшего 1 и старшего 2 разрядов второго операндасоответственно на входы 11, 12 - значения сигналов настройки 1 и 2 соответственно. На выходе 13 устройства реализуется младший разряд р 1 и на выходе 14 - старший разряд р 2 результата выполнения операцииР (3). Сигналы настройки 1 и 2 устройства вычисляются по следующему правилу 0, есличетное,0, есличетное,Логические функции 1 и Р 2, реализуемые на выходах заявляемого вычислительного устройства по модулю три, представлены таблицей истинности (таблица). Логическая схема устройства (фигура) синтезирована на основе использования следующих аналитических представлений логических функций 1 и 2. 1, если 1212 , 1 (1 ,2 , 1 ,2 , 1 ,2 )0 в противном случае, 1, если 1212 , 2 (1 ,2 , 1 ,2 , 1 ,2 )0 в противном случае,где 1, если 2 1212,1 ( 1 ,2 ,1 )0 в противном случае,1, если 21222, 1 ( 1 ,2 ,2 )0 в противном случае,2 ( 2 ,1 )21 и 2 (2 ,2 )22 . Основным достоинством заявляемого вычислительного устройства по модулю три являются широкие функциональные возможности, так как заявляемое устройство позволяет вычислять арифметическую операцию(3), где ,- натуральные числа. 18248 1 2014.06.30 Значение сигналов настройки 1, 2 Входы Двоичный код перво- Двоичный код второго операнда го операнда(, 2)(1, 2) а 2 1 2 1 8 7 10 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1. Патент РБ 15003, МПК 067/38, 2011. 2. Патент РБ 15004, МПК 067/38, 2011 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. Выходы Двоичный код результата(1, 1) Р 2 1 14 13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1