Устройство для отбора @ ядерных частиц из @ частиц

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА t ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ ИЗ N ЧАСТИЦ, содержащее п усилителей-формирователей, t-1 групп элементов КПП и i выходных каналов, отличающеес я.тем, что, с целью увеличения быстродействия , в устройство введены группа схем проверки на четность и t арифметических блоков, каядый из которых . включает блок умножения, блок возведения в степень элементов попя Галуа GF

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжЛИН (19) (И) 3(SD G 01 Т 1/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3399788/18-25 (22) 19.02.82 (46) 23. 12.84. Бюп. Ф 47 (72) В.А.Калинников и Н.M.Íèêèòþê (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 535.2 14.4 (088.8) (56) 1. Басиладзе С.Г. и др. 12-входовая мажоритарная схема совпадений с цифровым отбором. Предприятие

ОИЯИ В 13-7056, Дубна, 1973.

2. Басиладзе С.Г. и др. Много.входовая мажоритарная схема совпадений большей кратности с цифровым отбором. Предприят. ОИЯИ Ф 13-7603, Дубна, 1973 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА С

ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ ИЗ N ЧАСТИЦ, содержащее и усилителей-формирователей, й-1 групп элементов ИЛИ и t выходных каналов, о т л и ч а ю щ е е с я.тем, что, с целью увеличения быстродействия, в устройство введены группа схем проверки на четность и t арифметических блоков, каждый из которых . включает блок умножения, блок возведения в степень элементов поля. Галуа GF (2 ) и сумматор по модулю

fll два, причем выходы, усилителей-формирователей соединены с входами группы схем проверки на четность в соответствии с матрицей проверочных соотношений кода Боуза-Чоудхури, а входы блоков умножения и возведения элементов поля Галуа GF (2 ) .в степень соедииены с соответствующими им выходами группы схем проверки на четность, а их выходы соединены с входами- соответствующих им сумматоров по модулю два, выходы которых подклю" чены к входам соответствующих им С групп элементов ИЛИ, а остальные входы групп элементов ИЛИ соединены с выходами сумматоров но модулю два последующих арифметических блоков.

1075829

Изобретение относится к ядерной электронике и вычислительной технике.

Известно устройство для цифрового отбора t ядерных частиц из N частиц, построенное по последовательной схеме (1$ .

Такое устройство может строиться без ограничений на увеличение числа входов. Однако оно имеет малое быст- 10 родействие, обусловленное тем, что задержка сигнала на выходе устройства зависит от числа входов.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению яв- 1S ляется устройство для отбора t ядерных частиц из N частиц, основанное на цифровом суммировании количества пришедших сигналов от детектора заряженных частиц, оно содержит и уси- 20 лителей-формирователей, t-1 групп элементов ИЛИ и t выходных каналов j2). Хотя величина задержки в таком устройстве меньше, она также зависит от числа входов устройства 25 и, например, при п > 50 величина задержки может оказаться слишком большой, что недопустимо в устройствах с наносекундным быстродействием. ЗО

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для отбора t ядерных частиц из N частиц, содержащее и усилителей-формирователей t-1 групп элементов ИЛИ и t выходных каналов, введены группа схем проверки на четность и t арифметических блоков, каждый из которых включает блок 40 умножения, блок возведения в степень с Ill элементов поля Галуа GF (2 ) и сумматор по модулю два, причем, выходы усилителей-формирователей соединены с входами группы схем проверки на четность в соответствии с матрицей проверочных соотношений кода БоузаЧоудхури, з входы блоков умножения и возведения элементов поля Галуа

GF (2 ) в степень соединены с соответствующими им выходами группы схем проверки на четность, а их выходы соединены с входами соответствующих им сумматоров по модулю два, выходы которых подключены ко входам 55 соответствующих им групп элементов

ИЛИ, а остальные входы групп элементов ИЛИ соединены с выходами сумма-. торов по модулю два последующих арнфметических блоков.

В описании использованы следующие обозначения: а а, а, а — элементы конечного поля (поля Галуа)

Щ

У (jF (2 ) — стандартное обозначение поля Галуа, где 2 — основание двоичной системы счисления, m — степень непроводимого полинома, при помощи которого строятся элементы поля

Галуа: t — количество сигналов, поступивших одновременно на вход устройства; n — - количество входов уст- . ройства, причем:

2 — 1

И =, т.е. N c u

S», 8, $,...,8 — элементарные симметрические функции.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.

Устройство содержит информационные входы (1.1-1.n), усилители-формирователи (2.1-2.n) группы схем проверки на четность З,t арифметических блоков, состоящих из t блоков умножения (4.1-4.t) элементов поля

ЯГ (2 ), блоков воздействия элементов поля qF (2 ) в степень (5. 15.t) и t блоков суммирования по модулю два (6. 1-6. t) блоков элементов

ИЛИ (7. 1-7. t) и выходы устройства (8. 1-8. t) .

Устройство работает следующим образом.

Импульсы от многоканального детектора ядерных частиц (на чертеже не показан) или от какого-нибудь другого источника сигналов по информационным входам (1.1-1.n) поступают на входы усилителей-формирователей (2. t-2.n). После усиления и формирования импульсы поступают на входы группы схем проверки на четкость.

Правило соединения выходов усилителей формирователей с входами группы схем проверки на четность 3 задаются при помощи матрицы связей Н, которая аналогична матрице проверочных соотношений кода Боуза-Чаудхури, известного из теории кодирования. При заданном числе m и поле

QF (2 ) эти связи однозначны. Другие способы описания таких связей неизвестны, так как они изменяются

Ф с изменением числа m и носят нерегул яр ныл» характер .."«829 4 кие. блоки, которые в совокупности вычисляют определитель L

1 1 ... 1 з Ы-( а а ... а о о ... о

S S 1

1 г г

$И-2

$, аэ « ... а где

К (. -( а а

$2 -3

S2 -(=2 -1

ill

$1 О О О 0

SSS2S,1 О 0

S5 S4 Sq Sg S(1 е о е елителя L (5

Значени пр д для

= 4 приведено в таблице.

S($ + $ (6 Я 2

S + $ S + S S + S3

« .1 ((5

$$ +$$$ +$$5+$$1+$5+$9$7

2 4 2

Свойства определителя 1. таковы, что если, например, для вычисления элементарных симметрических функций

S S S используются две ф ° ° ° «2 ( колонки матрицы Н(, то L(Ф О и L 40 soL.-=Ü = ... =Ly =0.

2 « 2 4

На этом свойстве определителя и основана работа предлагаемого уст- 40 ройства. Порядок определителя Ь4 зависит от числа выходных каналов.

В соответствии с этим от величины зависит число арифметических бло. ков, в которых вычисляется определи- 45 тель 1 . Первый арифметический блок, который состоит из блоков 4.1, 5.1 и 6.1 является тривиальным, так как в нем вычисляется определитель первого порядка T.,(= S(а значение S(SO получается с выхода группы схем проверки на четность 3. Поэтому в первом канале шины, соответствующие

S(, подключаются непосредственно к входам группы элементов ИЛИ, на 55 общем выходе этих схем вырабатывается сигнал 1. Блоки 4.1, 5.1 и 6.1 на чертеже изображены для общности. з 107

Итак, матрица связей Н имеет вид:

На выходах группы схем проверки на четность 3 формируются элементарный симметрические функции S(, $, S ý ° ° ° «$2 -(КОДЫ этих функцни ло ступают параллельно на арифметичеся частного случая, когда t = 3

Во втором арифметическом блоке вычисляется определитель второго порядка L = S(+ S . В этом ариф2 (3 метическом блоке отсутствует блок умножения. Сигнал с выхода блока

6.2 поступает одновременно на входы групп элементов ИЛИ 7.1 и 7.2. Тем самым обеспечивается выработка сигналов > 1 и ) 2.

Если на выходе устройства был только один сигнал, то L(= S О, но Lg = S(+ S = О. Еслй же было два и более сигналов, то L(О и

L2 ф О. В третьем арифметическом блоке вычисляется определитель L

В этом арифметическом блоке содержится два блока умножения, два блока возведения элементов поля Галуа в степень и блок схем проверки на четность

Блок схемы остальных арифметических блоков устройства аналогичен.

Однако, как видно из таблицы, количество блоков. умножения и возведения в степень в каждом канале различно.

Су«цественно меняются также величины степеней, в которые надо возводить элементы поля в различных арифметических блоках. Поэтому логические связи в арифметических блоках носят явно нерегулярный характер даже при числе m фиксированном.

Н1!а а4 аг

1 1 1

ЯФ БЗ 86

Входы

Если записать в матрицу Н1 двоичные эквиваленты элементов поля, то получим матрицу проверочных соотношений для кода Боуза-Чоудхури, которая известна из теории кодирования и с помощью которой задаются связи выходов усилителей-формирователей со входами схем проверки на четность при заданном m u

Н1

2

4

1.

3

5

6 7

Входы о а а а а4 ай аЬ а1 а а4 а5 а а

100 100

010 110

001 101

1 10 001

011 111

111 010

101 011

$1 S5 о а а а а а4

111

101

011

001

1 г

1075829

В первой колонке матрицы Н1 содержатся элементы поля Галуа gF (2 ) в первой степени, во второй - в третьей степени и в третьей — в пятой степе5 ни. Так, если сигналы поступили от усилителей-формирователей 1.1 и 1.7, то $1 = aо + а = 100 + 101

+.аг 8, =,0 +, =100+ ,+011 a5 S =aо+а =100+

+ 001 аЬ, тогда имеем: L = S

f аг $0 L =S1+ S =aá+a5 ф г

Ф О, но Е1 - О.

Преимущества описываемого устройства можно показать, для чего оценку быстродействия устройства прове-. дем в предположении, что в нем используются стандартные микросхемы серии К 500. Схемы проверки яа четность

Е500 НЕ 170 содержат 9 входов и имеют задержку 4 нс, а элементы

ИЛИ-НЕ-2 нс. Отсчет времени будем вести с момента поступления импульсов от усилителей-формирователей.

Тогда задержка на схемах проверки на четность 3 и (5.1-5.t) равна в сумме 8 нс. Время выполнения умножения (также как и возведение в степень не превышает 6 нс (2 нс— операция И и 4 нс — проверка на четЗ0 ность), а задержка на элементах

ИЛИ 7.1-7.t составляет 2 нс. Общая

° задержка в каждом канале равна 8 +

+ 6 + 2 = 16, но и не зависит от числа входов устройства, что следует

35 также из выражений для определителей.

Составитель В.Недопекин

Техред С.Легеза Корректор О.Луговая, Редактор С.Титова

Подпис ное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4,Заказ 9232/3 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5