Вычислительное устройство по модулю три

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПО МОДУЛЮ ТРИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Седун Андрей Максимович Городецкий Данила Андреевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Вычислительное устройство по модулю три, содержащее элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять и два элемента ИЛИ, первый вход -го, где 1, 2,элемента из которых соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом ,второй вход - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом (3), а выход - с выходом -го разряда устройства, вход устройства первого разряда первого операнда соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента 14479 1 2011.06.30 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять, вход устройства второго разряда первого операнда соединен со вторыми и третьими входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять, вход устройства первого разряда второго операнда соединен с четвертыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять,вход устройства второго разряда второго операнда соединен с пятыми и шестыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять, вход устройства первого разряда третьего операнда соединен с седьмыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять, вход устройства второго разряда третьего операнда соединен с восьмыми и девятыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и микроэлектроники и может быть использовано для построения систем передачи, переработки дискретной информации, построения систем аппаратного контроля, а также вычислительных устройств, реализующих алгоритмы модулярной арифметики. Известно устройство для сложения по модулю три, содержащее два пороговых элемента, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента И, два элемента СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, шесть входов и два выхода 1. Недостатком известного устройства для сложения по модулю три является низкое быстродействие, равное 3, где- усредненная задержка на один логический элемент. Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим решением к предлагаемому является устройство для сложения по модулю три, содержащее три мажоритарных элемента с порогом два, два элемента СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, шесть входов и два выхода 2. Быстродействие, определяемое глубиной схемы, составляет 3. Недостатками известного устройства для сложения по модулю три являются низкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности, так как оно не реализует( 3). Изобретение направлено на решение технической задачи повышения быстродействия устройства для сложения по модулю три и расширения его функциональных возможностей за счет возможности реализаций( 3). Вычислительное устройство по модулю три содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. В отличие от прототипа, устройство содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять и два элемента ИЛИ. Первый вход -го, где 1, 2, элемента ИЛИ соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом . Второй вход -го элемента ИЛИ соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом (3). Выход -го элемента ИЛИ соединен с выходом устройства -го разряда результата. Вход устройства первого разряда первого операнда соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, эле 2 14479 1 2011.06.30 мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Вход устройства второго разряда первого операнда соединен со вторыми и третьими входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Вход устройства первого разряда второго операнда соединен с четвертыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Вход устройства второго разряда второго операнда соединен с пятыми и шестыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Вход устройства первого разряда третьего операнда соединен с седьмыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Вход устройства второго разряда третьего операнда соединен с восьмыми и девятыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять. Основной технический результат изобретения заключается в повышении быстродействия устройства для сложения по модулю три и расширении его функциональных возможностей. Названный эффект достигается путем введения в схему устройства дополнительных элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (с порогом два, с порогом четыре и с порогом пять). На фигуре представлена схема заявляемого вычислительного устройства по модулю три. Вычислительное устройство по модулю три содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом два 2, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре 3, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять 4, два элемента ИЛИ 5 и 6, шесть входов 712 и два выхода 13 и 14. Операнды ,изадаются двухразрядными двоичными кодами(1, 2),(1,2) и(1, 2), где 1, 1, 1 - младшие разряды операндов, а 2, 2, 2 - старшие разряды операндов, то есть 221,221 и 221. В соответствии с выбранным модулем 3 операнды могут принимать значения 0 (00), 1 (01), 2 (10). Результат выполнения операций( 3) задается двухразрядным двоичным кодом(1, 2), где 221, а виды выполняемых операций определяются соответствующей коммутацией старших и младших разрядов операндов на входах устройства. Поясним работу устройства. На входы 7 и 8 устройства подаются значения переменных 1 и 2 соответственно, где 1, 21, 2, причем 11 и 22, если операндпредставлен со знаком плюс, и 12 и 21, если операндпредставлен со знаком минус на входы 9 и 10 устройства подаются значения переменных 1 и 2 соответственно, где 1, 21, 2, причем 11 и 22, если операндпредставлен со знаком плюс, и 12 и 21, если операндпредставлен со знаком минус на входы 11 и 12 устройства подаются значения переменных 1 и 2 соответственно, где 1, 21, 2,причем 11 и 22, если операндпредставлен со знаком плюс, и 12 и 21,если операндпредставлен со знаком минус. На выходе 13 вычислительного устройства реализуется младший разряд 1, на выходе 14 - старший разряд 2 результата выполнения операций( 3). 14479 1 2011.06.30 Логическая схема вычислительного устройства по модулю три представлена на фигуре и синтезирована по следующим аналитическим представлениям функций 1 и 2 112 и 212, где 1, если 2212212 211 10 в противном случае,1, если 2212212 214 20 в противном случае,1, если 2212212 212 10 в противном случае,1, если 2 212212 215 20 в противном случае. Таблица истинности (таблица) логических функций 1 и 2 поясняет работу устройства для восьми возможных типов выполняемых операций предлагаемого устройства. Основным достоинством вычислительного устройства по модулю три является высокое быстродействие, определяемое глубиной схемы, равное 2, где- усредненная задержка на один логический элемент, и широкие функциональные возможности. Конструктивная сложность устройства (по числу входов логических элементов) равна 40. Число внешних выводов - 8. Входы Двоичный код первого операнда (2,1) 2/1 Двоичный код Двоичный код Двоичный код второго операнда Выходы Двоичный Двоичный Двоичный Двоичный код Двоичный код Двоичный код код (2,1) код (2,1) код третьего (2,1) резуль- (2,1) резуль- (2,1) резульрезультата результата операнда тата операции тата операции тата операции операции операции Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.