Многопороговый логический модуль

(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Авгуль Леонид Болеславович Булаш Юрий Леонидович Супрун Валерий Павлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Многопороговый логический модуль, содержащий(2, 3, ) элементов НЕ, -1 элементов И и -1 группу элементов 2-2 И-2 ИЛИ, -я (1, 2, , -1) из которых содержитэлементов 2-2 И-2 ИЛИ, при этом -й информационный вход модуля соединен с первым входом -го (1, 2, , ) элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й группы, первым входом -го элемента И и входом -го элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом -го элемента 22 И-2 ИЛИ -й группы, выход -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й группы (1, 2, ,1, 2, ,-2) соединен с третьим входом -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы и четвертым входом (1)-го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы, -й информационный вход модуля 8464 1 2006.10.30 соединен с входом -г элемента НЕ, третьим входом элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой группы и вторым входом первого элемента И, выход -го элемента И соединен с третьим входом (1)-го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы и вторым входом (1)-го элемента И, выход -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (-1)-й группы соединен с -м выходом модуля, выход(-1)-го элемента И соединен с -м выходом модуля, отличающийся тем, что содержит элемент ИЛИ и -1 элементов 2 И-2 ИЛИ, первый вход -го из которых соединен с управляющим входом модуля и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом -го элемента НЕ, выход -го элемента НЕ соединен со вторым входом -го элемента 2 И-2 ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента 2 И 2 ИЛИ и четвертым входом элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой группы, выход -го элемента 2 И 2 ИЛИ соединен с третьим входом (1)-го элемента 2 И-2 ИЛИ и четвертым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы, выход (-1)-го элемента 2 И-2 ИЛИ соединен с(1)-м выходом модуля. Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и предназначено для вычисления фундаментальных и монотонных симметрических булевых функцийпеременных. Известно устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций, содержащее сумматор по модулю два, пороговые элементы, элементы НЕ и элементы И 1. Устройство имеетвходов и 1 выходов, на которых реализуются одновременно все фундаментальные симметрические булевы функции (ф.с.б.ф.)переменных. Недостатком устройства является невозможность вычисления монотонных симметрических булевых функций (м.с.б.ф.)переменных. Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим решением к предлагаемому является многовходовый логический модуль, содержащийгрупп элементов 2-2 И-2 ИЛИ,элементов НЕ и 2-2 элементов И 2. На выходах логического модуля формируются одновременно 1 ф.с.б.ф.переменных. Недостатком известного логического модуля также являются ограниченные функциональные возможности, так как модуль не вычисляет м.с.б.ф.переменных. Изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей логического модуля за счет реализации дополнительно м.с.б.ф.переменных. Названный технический результат достигается путем введения в состав логического модуля элементов 2 И-2 ИЛИ и элемента ИЛИ, а также изменением связей между элементами модуля. Многопороговый логический модуль содержит(2, 3, ) элементов НЕ, -1 элементов И и -1 группу элементов 2-2 И-2 ИЛИ, -я (1, 2, , -1) из которых содержитэлементов 2-2 И-2 ИЛИ. При этом -й информационный вход модуля соединен с первым входом -го (1, 2, , ) элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й группы, первым входом -го элемента И и входом -го элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом -го элемента 22 И-2 ИЛИ -й группы. Выход -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ -й группы (1, 2, ,1, 2 -2) соединен с третьим входом -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы и четвертым входом (1)-го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы. В модуле -й информационный вход соединен с входом -го элемента НЕ, третьим входом элемента 2-2 И-2 ИЛИ первой группы и вторым входом первого элемента И. Выход -го элемента И соединен с третьим входом (1)-го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы и вторым входом (1)-го элемента И. Выход -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (-1)-й группы соединен с -м выходом модуля. Выход(-1)-го элемента И соединен с -м выходом модуля. В отличие от прототипа, модуль содержит элемент ИЛИ и -1 элементов 2 И-2 ИЛИ,первый вход -го из которых соединен с управляющим входом модуля и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом -го элемента НЕ. Выход -го 2 8464 1 2006.10.30 элемента НЕ соединен со вторым входом -го элемента 2 И-2 ИЛИ. Выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента 2 И-2 ИЛИ и четвертым входом элемента 22 И-2 ИЛИ первой группы. Выход -го элемента 2 И-2 ИЛИ соединен с третьим входом(1)-го элемента 2 И-2 ИЛИ и четвертым входом первого элемента 2-2 И-2 ИЛИ (1)-й группы. Выход (-1)-го элемента 2 И-2 ИЛИ соединен с (1)-м выходом модуля. На фиг. 1 представлена схема многопорогового логического модуля при 5. Модуль содержит 5 элементов НЕ 11-15, элемент ИЛИ 2, -14 элемента 2 И-ИЛИ 31-34, элемент 2-2 И-2 ИЛИ первой группы 4, два элемента 2-2 И-2 ИЛИ второй группы 51 и 52, три элемента 2-2 И-2 ИЛИ третьей группы 61-63, четыре элемента 2-2 И-2 ИЛИ четвертой группы 71-74, -14 элемента И 81-84, управляющий вход 9,5 информационных входов 101-105 и 16 выходов 111-116. Поясним принцип работы многопорогового логического модуля. 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, , ),где(1 ,0) ,0,. Очевидно, что в локальном коде ф.с.б.ф. ( ) только один элемент 1 (все остальные элементы 0, 0,).( 3 )(0,0,0,1,1,1) ( 5 )(0,0,0,0,1,1) ( 5 )(0,0,0,0,0,1) . 5 5 1 При 1 ф.с.б.ф. 101 и 11 . Тогда при 2 ф.с.б.ф.переменных допускают дизъюнктивное разложение вида где 1,- 1 . 0 Аналогично, при 1 11 и 11 , и при 2 м.с.б.ф.переменных допускают 1 дизъюнктивное разложение вида 0 Введем в рассмотрение некоторый класс булевых функций 1 переменных(,) ,(, 2, , ),0,1, которые определим следующим образом Из анализа соотношений (1)-(3) следует, что(,0)и(,1),0,. Многопороговый логический модуль построен в точном соответствии с соотношениями (3). Модуль работает следующим образом. На информационные входы модуля подаются переменные х 1, х 2, , х (в произвольном порядке), на управляющий вход - сигнал настройки 0,1. 1 0 При 0 на выходах модуля реализуются ф.с.б.ф.,, ,. При этом ф.с.б.ф. 0 реализуется на выходе (-1)-го элемента 2 И-2 ИЛИ, ф.с.б.ф.,1,1 , - на выходе При 1 на выходах модуля реализуются м.с.б.ф.0 , 1 , ,. При этом м.с.б.ф. 0 реализуется на выходе (-1)-го элемента 2 И-2 ИЛИ, м.с.б.ф.,1,1 , - на выхо де -го элемента 2-2 И-2 ИЛИ (-1)-й группы, м.с.б.ф.- на выходе (-1)-го элемента И. Так, при 5 многопороговый логический модуль (фиг. 1) работает следующим образом. На информационные входы модуля 101-105 подаются переменные х 1, х 2, , х 5 (в произвольном порядке), на управляющий вход 9 - сигнал настройки 0,1. 0 1 5 При 0 на выходах модуля 111-116 реализуются ф.с.б.ф. 5 , 5 , , 5 соответст 0 венно при 1 на выходах модуля 111-116 реализуются м.с.б.ф.5 , 1 , ,5 соот 5 5 ветственно. Работа модуля при 5 поясняется таблицей. Достоинствами многопорогового логического модуля являются широкие функциональные возможности и простая конструкция. Таблица работы многопорогового логического модуля при 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5