Устройство для вычисления модулярных симметрических булевых функций n переменных

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЯРНЫХ СИММЕТРИЧЕСКИХ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙПЕРЕМЕННЫХ(72) Авторы Авгуль Леонид Болеславович Булаш Юрий Леонидович Терешко Сергей Михайлович(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научнотехнический центр ДЭЛС(57) Устройство для вычисления модулярных симметрических булевых функцийпеременных, где 2, а 4, 5, 6,, характеризующееся тем, что содержит 2 группы элементов 3-2 И-3 ИЛИ, по пять элементов в каждой, (1)-ю группу элементов 3-2 И-3 ИЛИ из трех элементов, элемент 3-2 И-3 ИЛИ,элементов ИЛИ-НЕ,элементов сложения по модулю два иэлементов И, при этом (22)-й, где 1,, где 1, 2, информационный 14010 1 2011.02.28 вход устройства соединен с -м входом -го элемента ИЛИ-НЕ, -м входом -го элемента сложения по модулю два и -м входом -го элемента И, выход -го, где 1,2 , элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом -го, где 1,5 , элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й группы, второй вход которого соединен с выходом -го элемента сложения по модулю два,третий вход соединен с выходом -го элемента И, выход (1)-го элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом -го, где 1, 2, 3, элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, второй вход которого соединен с выходом (1)-го элемента сложения по модулю два, третий вход соединен с выходом (1)-го элемента И, выход -го элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом -го элемента сложения по модулю два, третий вход соединен с выходом -го элемента И,первый настроечный вход устройства соединен с четвертым входом первого элемента 32 И-3 ИЛИ первой группы, шестым входом четвертого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы и пятым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, второй настроечный вход устройства соединен с пятым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, четвертым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы и шестым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, (2)-й настроечный вход устройства соединен с шестым входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, пятым входом (1)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы и четвертым входом (2)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, выход первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й, где 1,3 , группы соединен с четвертым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, шестым входом четвертого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и пятым входом пятого элемента 3-2 И 3 ИЛИ (1)-й группы, выход второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й группы соединен с пятым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, четвертым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и шестым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход (2)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й группы соединен с шестым входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, пятым входом (1)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ(1)-й группы и четвертым входом (2)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с четвертым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с пятым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и четвертым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с шестым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ(1)-й группы, пятым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и четвертым входом третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход четвертого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с шестым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ(1)-й группы и пятым входом третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с шестым входом третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, выход -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы соединен с(3)- входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ, выход которого соединен с выходом устройства. Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и может быть использовано для построения широкого класса цифровых устройств. Известно устройство для вычисления симметрических булевых функцийпеременных, содержащеегрупп элементов 2-2 И-2 ИЛИ,элементов НЕ,информационных входов,1 настроечных входов и один выход 1. Устройство реализует все симметрические (в том числе и модулярные симметрические) булевы функциипеременных. Недостатком известного устройства является высокая конструктивная сложность. 14010 1 2011.02.28 Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим решением к предлагаемому является устройство для вычисления модулярных симметрических булевых функцийпеременных, содержащее 510 элементов 2-2 И-2 ИЛИ,элементов НЕ,информационных входов, пять настроечных входов и один выход 2. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, определяемое большой глубиной схемы. Изобретение направлено на решение задачи повышения быстродействия устройства для вычисления модулярных симметрических булевых функцийпеременных. Названный технический результат достигается путем применения в схеме устройства новых типов логических элементов (элементы 3-2 И-3 ИЛИ, ИЛИ-НЕ, И, сложение по модулю два), а также изменением межсоединений логических элементов в схеме устройства. Устройство для вычисления модулярных симметрических булевых функцийпеременных содержит 2, где 4, 5, 6, , где 2 - число переменных реализуемых функций, группы элементов 3-2 И-3 ИЛИ, по пять элементов в каждой, (1)-ю группу элементов 3-2 И-3 ИЛИ из трех элементов, элемент 3-2 И-3 ИЛИ,элементов ИЛИ-НЕ,элементов сложения по модулю два иэлементов И. При этом (22)-й, где 1,, где 1, 2, информационный вход устройства соединен с -м входом -го элемента ИЛИ-НЕ, -м входом -го элемента сложения по модулю два и -м входом -го элемента И. Выход -го, где 1,2 , элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом -го, где 1, 5 , элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й группы, второй вход которого соединен с выходом -го элемента сложения по модулю два, третий вход соединен с выходом -го элемента И. Выход (1)-го элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом -го, где 1, 2, 3, элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, второй вход которого соединен с выходом (1)-го элемента сложения по модулю два, третий вход соединен с выходом (1)-го элемента И. Выход -го элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом -го элемента сложения по модулю два, третий вход соединен с выходом -го элемента И. Первый настроечный вход устройства соединен с четвертым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, шестым входом четвертого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы и пятым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы. Второй настроечный вход устройства соединен с пятым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, четвертым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы и шестым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы. В устройстве (2)-й настроечный вход соединен с шестым входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы, пятым входом (1)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы и четвертым входом (2)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ первой группы. Выход первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й, где 1,3 , группы соединен с четвертым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, шестым входом четвертого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и пятым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы. Выход второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й группы соединен с пятым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, четвертым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ(1)-й группы и шестым входом пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы. Выход (2)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ -й группы соединен с шестым входом -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, пятым входом (1)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и четвертым входом (2)-го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы. Выход первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с четвертым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы. 14010 1 2011.02.28 Выход второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с пятым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и четвертым входом второго элемента 3-2 И 3 ИЛИ (1)-й группы. Выход третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с шестым входом первого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы, пятым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ(1)-й группы и четвертым входом третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы. Выход четвертого элемента 3-2 И-ЗИЛИ (2)-й группы соединен с шестым входом второго элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы и пятым входом третьего элемента 3-2 ИЗИЛИ (1)-й группы. Выход пятого элемента 3-2 И-3 ИЛИ (2)-й группы соединен с шестым входом третьего элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы. Выход -го элемента 3-2 И-3 ИЛИ (1)-й группы соединен с (3)-м входом элемента 3-2 И-3 ИЛИ, выход которого соединен с выходом устройства. На фигуре представлена схема устройства для вычисления модулярных симметрических булевых функцийпеременных при 12 (6) и величине модуля 5. Устройство (фигура) содержит 5624 элементов 3-2 И-3 ИЛИ 1-24,6 элементов ИЛИ-НЕ 25-30,6 элементов сложения по модулю два 31-36,6 элементов И 37-42,12 информационных входов 43-54,5 настроечных входов 55-59 и выход 60. Обозначим( ,, ,) - некоторый кортеж длины , содержащий только элемен ты 0, 1, и 0. Булева функция,(х 1, х 2, , х), называется симметрической (с.б.ф.), если она симметрична относительно любой пары переменных из . С.б.ф.однозначно определяется своим локальным кодом(0, 1, , ), 0 где,,0, . Таким образом, вес двоичной кодовой комбинации 2 однозначно определяет значение с.б.ф.на данном наборе переменных из . С.б.ф. ФФ,(х 1, х 2, , х), называется модулярной (м.с.б.ф.), если ее значение на любом наборе переменных изоднозначно определяется весом(12)двоичной кодовой комбинации по модулю , р Ф,0 Ф,0,где, 0, 0, . Очевидно, что при величине модуля 5 м.с.б.ф. ФФ можно задавать пятиразрядным модулярным локальным кодом(Ф)(0, 1, 2, 3, 4), 0 гдеФ,,5, 0,0, 4 . При этом один и тот же модулярный локальный код (Ф) могут иметь м.с.б.ф., зависящие от различного числапеременных, а в классе с.б.ф.переменных количество(22532) различных м.с.б.ф. определяется только величиной модуля 5 и не зависит от . Предлагаемое устройство в общем случае при настройке сигналами из множества 0, 1 реализует тридцать две модулярные симметрические булевы функциипеременных для величины модуля 5. Устройство для вычисления модулярных симметрических булевых функций при 12 (фигура) работает следующим образом. На информационные входы 43-54 подаются двоичные переменные х 1-х 12 (в произвольном порядке), на настроечные входы 55-59 - соответственно компоненты 0-4 моду 14010 1 2011.02.28 лярного локального кода (Ф)(0, 1, 2, 3, 4) м.с.б.ф. ФФФ(х 1, х 2, , х 12), значения которой реализуются на выходе 60 устройства. Достоинствами устройства для вычисления модулярных симметрических булевых функцийпеременных являются высокое быстродействие, простая конструкция, однородная и регулярная структура. Источники информации 1. А.с. СССР 1742811, МПК 06 7/00, 1992. 2. Патент РБ 11888, МПК 06 7/00, 2009 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5