Устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВЕСА ДВОИЧНЫХ КОДОВЫХ КОМБИНАЦИЙ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Авгуль Леонид Болеславович Супрун Валерий Павлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций, содержащее (3-2) элементов И, гдесвязано с числом входовустройства соотношением 2, при этом- четное число, -1)(-))-й выход -)(-))-г из которых (1, 21, 2 -2) соединен с первым входом -1)(-))-г элемента И, выход (-)-г элемента И соединен с -м выходом устройства, отличающееся тем, что содержитэлементов ИЛИ-НЕ,элементов сложения по модулю два и (-1) линейку логических элементов, -я (1, 2 -) из которых содержит два элемента 2-2 И-2 ИЛИ и (2-) элементов 3-2 И-3 ИЛИ, причем(22)-й (1, 2 ) вход устройства соединен с -м входом -го элемента ИЛИ-НЕ, -м входом -го элемента сложения по модулю два и -м входом (2-2)-г элемента И, выход 5314 1 первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом -го элемента И, первым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ -ой линейки и первым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ -ой линейки, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом первого -го элемента И ой линейки, вторым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ -ой линейки и вторым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ -ой линейки, выход (2)-г элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом (1)-го элемента И (1) линейки, первым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ(1)-й линейки и первым входом -го (1, 2 2) элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки, выход первого элемента сложения по модулю два соединен с третьим входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ -ой линейки, третьим входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ -ой линейки и первым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ -ой линейки, выход второго элемента сложения по модулю два соединен с четвертым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ -ой линейки,четвертым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ -ой линейки и вторым входом второго элемента 22 И-2 ИЛИ -ой линейки, выход (2)-г элемента сложения по модулю два соединен со вторым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки, вторым входом -го элемента 32 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и первым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки,выход (2-1)-го элемента И соединен с пятым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ -ой линейки,третьим входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ -ой линейки и первым входом (-1)-го элемента И -ой линейки, второй вход которого соединен с выходом 2-го элемента И, шестым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ -ой линейки и четвертым входом второго элемента 2-2 И 2 ИЛИ -ой линейки, выход (2)-г элемента И соединен со вторым входом -г элемента И (1)-ой линейки, третьим входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и вторым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки, выход -го элемента И -ой линейки соединен с третьим входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки и четвертым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки, выход первого элемента 2-2 И 2 ИЛИ -й линейки соединен с четвертым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки и (6-)-м входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки, выход элемента 3-2 И 3 ИЛИ -й линейки соединен с (7-р)-м (р 1, 2, 3) входом (-1)-го (1,22-1) элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки, выход второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й линейки соединен с(7-)-м входом (2-)-г элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и третьим входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки, выход (-1)-го элемента И -й линейки соединен с шестым входом (2)-г элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и четвертым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки, выход -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (-1)-й линейки соединен с (2)-м выходом устройства, выход -г (1, 22-3) элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки соединен с (4)-м выходом устройства.(56)1748150 1, 1992.970050 , 1998.970172 , 1998.2119 1, 1998.1793547 1, 1993.1587486 1, 1990.91/20027 1, 1991.55043612 , 1978. Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и может быть использовано для построения быстродействующих арифметических устройств ЭВМ и спецпроцессоров. Известен многовходовый логический модуль, содержащийэлементов НЕ, 2-2 элементов И и -1 группу элементов 2-2 И-2 ИЛИ 1. Модуль имеетвходов и 1 выходов,2 5314 1 на которых формируется унитарный двоичный код числа единиц, содержащихся во входном -разрядном слове (единичное значение сигнала на каждом выходе модуля однозначно соответствует определенному весу входной кодовой комбинации). Недостатком модуля является низкое быстродействие, определяемое большой глубиной схемы модуля. Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим решением к предлагаемому является устройство для вычисления 1 фундаментальных симметрических булевых функцийпеременных, содержащееэлементов НЕ игрупп элементов И и ИЛИ 2. Устройство также имеетвходов и 1 выходов, единичные сигналы на которых соответствуют определенному весу входной кодовой комбинации. Недостатком известного устройства для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций является высокая конструктивная сложность. Изобретение направлено на решение задачи упрощения конструкции устройства для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций. Названный технический результат достигается путем введения в состав устройства дополнительно элементов ИЛИ-НЕ, сложения по модулю два, 2-2 И-2 ИЛИ и 3-2 И-3 ИЛИ, а также изменением связей между элементами устройства. Устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций содержит 3-2 элементов И, гдесвязано с числом входовустройства соотношением 2, при этомчетное число. Выход -)(-))-го элемента И (1, 2, 2 -2) соединен с первым входом -1)(-))-го элемента И. Выход (-)-го элемента И соединен с -м выходом устройства. В отличие от прототипа в устройство дополнительно введеныэлементов ИЛИ-НЕ,элементов сложения по модулю два и -1 линейка логических элементов, -я (1, 2 1) из которых содержит два элемента 2-2 И-2 ИЛИ и 2-1 элементов 3-2 И-3 ИЛИ. В устройстве (22)-й (1, 2 ) вход соединен с -м входом -го элемента ИЛИ-НЕ, -м входом -го элемента сложения по модулю два и -м входом (2-2)-го элемента И. Выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента И, первым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки и первым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой линейки. Выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом первого элемента И, вторым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки и вторым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой линейки. Выход (2)-го элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом (1)-го элемента И, первым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки и первым входом -го (1, 2 2) элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки. Выход первого элемента сложения по модулю два соединен с третьим входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки, третьим входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой линейки и первым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки. Выход второго элемента сложения по модулю два соединен с четвертым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки, четвертым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой линейки и вторым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки. Выход(2)-го элемента сложения по модулю два соединен со вторым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки, вторым входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и первым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки. Выход (2-1)-го элемента И соединен с пятым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой линейки, третьим входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки и первым входом -го элемента И. Второй вход -го элемента И соединен с выходом 2-го элемента И, шестым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой линейки и четвертым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой линейки. Выход (2)-го элемента И соединен со вторым входом -г элемента И,третьим входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и вторым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки. Выход -го элемента И соединен с третьим входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки и четвертым входом первого элемен 3 5314 1 та 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки. Выход первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й линейки соединен с четвертым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки и (6-)-м входом(1)-й линейки. Выход второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й линейки соединен с (7-)-м входом (2-1)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и третьим входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки. Выход (-1)-го элемента И -й линейки соединен с шестым входом (21)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й линейки и четвертым входом второго элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки. Выход -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й линейки соединен с (2)-м выходом устройства. Выход -го (1, 2 2-3) элемента 3-2 И-3 ИЛИ (-1)-й линейки соединен с (4)-м выходом устройства. На чертеже (фиг. 1) представлена схема устройства для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций при 8 (4). Устройство содержит 4 элемента ИЛИ-НЕ 1-4,4 элемента сложения по модулю два 5-8, 3-210 элементов И 9-18, -13 линейки логических элементов (два элемента 22 И-2 ИЛИ 19 и 20 и один элемент 3-2 И-3 ИЛИ 21 первой линейки, два элемента 2-2 И 2 ИЛИ 22 и 23 и три элемента 3-2 И-3 ИЛИ 24-26 второй линейки, два элемента 2-2 И-2 ИЛИ 27 и 28 и пять элементов 3-2 И-3 ИЛИ 29-33 третьей линейки),8 входов 34-41,19 выходов 42-50. Устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций работает следующим образом. На входы 34-40 подаются двоичные переменные х 1-х 8 (в произвольном порядке), на выходах 41, 42 50 реализуются соответственно фундаментальные симметрические булевы функции (ф.с.б.ф.) 80, 81 88, значения которых составляют унитарный двоичный код числа единиц, содержащихся во входном двоичном слове Х(х 1, х 2 8). Отметим, что ф.с.б.ф. определяются следующим образом Таким образом, единичный сигнал на каждом выходе устройства однозначно соответствует определенному весу входной двоичной кодовой комбинации. Без потери общности формула изобретения составлена для четных значений . Структура устройства для нечетных значенийполучается из устройства при числе входов,равном 1, путем удаления избыточных конструктивных узлов. Номера входов логических элементов в формуле изобретения указаны, исходя из следующих соображений элемент 2-2 И-2 ИЛИ реализует функцию у 1423 элемент 3-2 И-3 ИЛИ реализует функцию у 162534 где- значение сигнала на -м входе соответствующего элемента,0,1,1,6 . Достоинствами устройства для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций являются простая конструкция, высокое быстродействие и широкая область применения. Устройство обладает регулярной и однородной структурой, а также возможностью наращивания для увеличения числа обрабатываемых переменных. Источники информации 1. А.с. СССР 1793547, 1993. 2. А.с. СССР 1748150, 1992. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4