Многофункциональный мажоритарный модуль

Авторы патента:

H03K19/23 - мажоритарные или миноритарные схемы, т.е. в которых состояние выходного сигнала соответствует состоянию большинства или меньшинства входных сигналов соответственно

G06F7/57 - Способы и устройства для обработки данных с воздействием на порядок их расположения или на содержание обрабатываемых данных (логические схемы H03K 19/00)

Владельцы патента RU 2626346:

Козелков Олег Александрович (RU)

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия устройства и уменьшение его сложности при реализации мажоритарной функции, дизъюнкции, конъюнкции пяти аргументов. Многофункциональный мажоритарный модуль содержит пять информационных входов, два настроечных входа, выход модуля, мажоритарный элемент, три элемента ИЛИ, семь элементов И, два элемента НЕ. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известен мажоритарный модуль (см., например, патент РФ №2249844, кл. G06F 7/38, 2005 г.), который содержит элемент И, элемент ИЛИ, два мажоритарных элемента, который реализует мажоритарную функцию Maj(x₁,x₂,x₃)=x₁x₂ v x₁x₃ v x₂x₃ трех аргументов - входных двоичных сигналов x₁,x₂,x₃ ∈ {0, 1} либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же трех аргументов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных мажоритарных модулей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка пяти входных сигналов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип мажоритарный модуль (патент РФ 2580801, кл. Н03K 19/23, G06F 7/38, G06F 7/57, 2016 г.), который содержит пять информационных входов, два настроечных входа, выход модуля, мажоритарный элемент, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, причем второй информационный вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, четвертый информационный вход соединен с первым входом мажоритарного элемента, пятый информационный вход соединен со вторым входом мажоритарного элемента, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемент ИЛИ, выход второго элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, который реализует мажоритарную функцию Maj(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅) пяти аргументов - входных двоичных сигналов x₁,x₂,x₃,x₄,x₅ ∈ {0, 1} либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же пяти аргументов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного мажоритарного модуля для реализации мажоритарной функции, дизъюнкции, конъюнкции пяти аргументов относятся низкое быстродействие, обусловленное тем, что в нем максимальное время задержки сигнала равно 4Т_маж, где Т_маж - время задержки в мажоритарном элементе и большая сложность, обусловленная большим количеством входов в элементы при его реализации в базисе И, ИЛИ, НЕ.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия устройства и уменьшение его сложности при реализации мажоритарной функции, дизъюнкции, конъюнкции пяти аргументов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в многофункциональный мажоритарный модуль, предназначенный для реализации мажоритарной функции, конъюнкции и дизъюнкции пяти переменных, содержащий пять информационных входов, два настроечных входа, выход модуля, мажоритарный элемент, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, причем второй информационный вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, четвертый информационный вход соединен с первым входом мажоритарного элемента, пятый информационный вход соединен со вторым входом мажоритарного элемента, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемент ИЛИ, выход второго элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, введены дополнительно третий элемент ИЛИ, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, первый и второй элементы НЕ, причем первый информационный вход соединен с вторым входом первого элемента И, первыми входами третьего элемента И, четвертого элемента И и третьего элемента ИЛИ, второй информационный вход соединен с третьим входом мажоритарного элемента и первым входом пятого элемента И, третий информационный вход соединен с третьим входом первого элемента И, вторым входом четвертого элемента И, первым входом шестого элемента И и вторым входом третьего элемента ИЛИ, четвертый информационный вход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом пятого элемента И, пятый информационный вход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и третьим входом пятого элемента И, первый настроечный вход соединен со вторым входом третьего элемента И, вторым входом шестого элемента И, четвертым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и через первый элемент НЕ с третьим входом четвертого элемента И и первым входом седьмого элемента И, второй настроечный вход соединен с четвертым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ со вторым входом седьмого элемента И, выход мажоритарного элемента соединен с третьим входом третьего элемента И и третьим входом шестого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с вторым входом второго элемента И и пятым входом четвертого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с третьим входом седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с пятым входом второго элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с шестым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с выходом устройства.

На фиг.1 представлена схема многофункционального мажоритарного модуля. Многофункциональный мажоритарный модуль, содержащий пять информационных входов 1, 2, 3, 4, 5, два настроечных входа 6, 7, выход модуля 8, мажоритарный элемент 9, первый, второй и третий элементы ИЛИ 10, 11, 12, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И 13-19, первый и второй элементы НЕ 20, 21. Элементы схемы соединены следующим образом. Первый информационный вход 1 соединен с вторым входом первого элемента И 13, первыми входами третьего элемента И 15, четвертого элемента И 16 и третьего элемента ИЛИ 12. Второй информационный вход 2 соединен с третьим входом мажоритарного элемента 9, с первым входом первого элемента ИЛИ 10 и первым входом пятого элемента И 17. Третий информационный вход 3 соединен с третьим входом первого элемента И 13, вторым входом четвертого элемента И 16, первым входом шестого элемента И 18 и вторым входом третьего элемента ИЛИ 12. Четвертый информационный вход 4 соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 10 и вторым входом пятого элемента И 17, с первым входом мажоритарного элемента 9. Пятый информационный вход 5 соединен со вторым входом мажоритарного элемента 9, с третьим входом первого элемента ИЛИ 10 и третьим входом пятого элемента И 17. Первый настроечный вход 6 соединен со вторым входом третьего элемента И 15, вторым входом шестого элемента И 18, четвертым входом первого элемента И 13, первым входом второго элемента И 14 и через первый элемент НЕ 20 с третьим входом четвертого элемента И 16 и первым входом седьмого элемента И 19. Второй настроечный вход 7 соединен с четвертым входом четвертого элемента И 16 и через второй элемент НЕ 21 со вторым входом седьмого элемента И 19. Выход первого элемент ИЛИ 10 соединен с первым входом первого элемента И 13 и третьим входом третьего элемента ИЛИ 12, выход первого элемента И 13 соединен с первым входом второго элемент ИЛИ 11. Выход второго элемента И 14 соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ 11. Выход мажоритарного элемента 9 соединен с третьим входом третьего элемента И 15 и третьим входом шестого элемента И 18. Выход пятого элемента И 17 соединен с вторым входом второго элемента И 14 и пятым входом четвертого элемента И 16. Выход третьего элемента ИЛИ 12 соединен с третьим входом седьмого элемента И 19. Выход третьего элемента И 15 соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ 11. Выход шестого элемента И 18 соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ 11. Выход четвертого элемента И 16 соединен с пятым входом второго элемента ИЛИ 11. Выход седьмого элемента И 19 соединен с шестым входом второго элемента ИЛИ 11. Выход второго элемента ИЛИ 11 соединен с выходом устройства 8.

Работа многофункционального мажоритарного модуля осуществляется следующим образом.

На входы 1, 2, 3, 4, 5 устройства подаются значения входных двоичных сигналов x₁,x₂,x₃,x₄,x₅ ∈ {0, 1}. На вход 6 подается значение первого настроечного сигнала Y₁, на вход 7 подается значение второго настроечного сигнала Y₂, где Y₁,Y₂ ∈ {0, 1}. В таблице приведены значения настроечных сигналов для реализации соответствующих логических функций.

На выходе 8 реализуется выбранная для реализации логическая функция.

Заявленное устройство имеет те же функциональные возможности, как и прототип.

Сравним быстродействие прототипа и заявляемого устройства.

Мажоритарный элемент реализует логическую функцию Х₁Х₂ v Х₁Х₃ v Х₂Х₃, и при его реализации на элементах И и ИЛИ задержка сигнала в нем

Т_маж=Т_и+Т_или.

В заявленном устройстве максимальная задержка сигнала будет по цепи: входы устройства 2, 4, 5, мажоритарный элемент 9, элемент И 15 (или элемент И 18), элемент ИЛИ 11, выход 8 устройства

Т_заяв=Т_маж+Т_и+Т_или=2Т_маж.

Такая же задержка будет и по цепи: входы устройства 2, 4, 5, элемент ИЛИ 10, элемент ИЛИ 12, элемент И 19, элемент ИЛИ 11, выход 8 устройства.

В прототипе максимальная задержка Т_прот=4Т_маж.

Следовательно, заявленное устройство имеет большее быстродействие.

Сравним сложность реализации заявленного устройства и прототипа на элементах И, ИЛИ, НЕ, которая определяется суммарным количеством входов в используемые элементы.

Мажоритарный элемент реализует булеву функцию Х₁Х₂ v Х₁Х₃ v Х₂Х₃, и при его реализации на элементах И и ИЛИ его сложность С_маж составляет 9 входов.

Сложность прототипа:

С_прот=9С_маж+8=9×9+8=89.

Сложность заявленного устройства:

С_заяв=С_маж+37=46.

Следовательно, заявленное устройство имеет меньшую сложность.

Многофункциональный мажоритарный модуль, содержащий пять информационных входов, два настроечных входа, выход модуля, мажоритарный элемент, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, причем второй информационный вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, четвертый информационный вход соединен с первым входом мажоритарного элемента, пятый информационный вход соединен со вторым входом мажоритарного элемента, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемент ИЛИ, выход второго элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, отличающийся тем, что дополнительно содержит третий элемент ИЛИ, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, первый и второй элементы НЕ, причем первый информационный вход соединен с вторым входом первого элемента И, первыми входами третьего элемента И, четвертого элемента И и третьего элемента ИЛИ, второй информационный вход соединен с третьим входом мажоритарного элемента и первым входом пятого элемента И, третий информационный вход соединен с третьим входом первого элемента И, вторым входом четвертого элемента И, первым входом шестого элемента И и вторым входом третьего элемента ИЛИ, четвертый информационный вход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом пятого элемента И, пятый информационный вход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и третьим входом пятого элемента И, первый настроечный вход соединен со вторым входом третьего элемента И, вторым входом шестого элемента И, четвертым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и через первый элемент НЕ с третьим входом четвертого элемента И и первым входом седьмого элемента И, второй настроечный вход соединен с четвертым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ со вторым входом седьмого элемента И, выход мажоритарного элемента соединен с третьим входом третьего элемента И и третьим входом шестого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с вторым входом второго элемента И и пятым входом четвертого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с третьим входом седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с пятым входом второго элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с шестым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с выходом устройства.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в схемотехническом упрощении, сокращении номенклатуры и числа используемых логических элементов.

Пороговый элемент троичной логики на токовых зеркалах // 2618901

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, в частности к недвоичной технике, и предназначено для создания цифровых устройств троичной логики. Техническим результатом является реализация порогового элемента троичной логики на токовых зеркалах.

Мажоритарное устройство // 2618192

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при построении отказо- и сбоеустойчивых радиационно-стойких самосинхронных схем.

Универсальный логический модуль // 2610678

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации простых симметричных функций и бесповторных булевых функций, зависящих от четырех переменных.

Мажоритарный модуль для систем с реконфигурацией // 2610676

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления с реконфигурацией.

Универсальный мажоритарный модуль // 2610246

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики и функциональных узлов систем управления. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей мажоритарного модуля за счет обеспечения реализации всех мажоритарных функций, зависящих от трех аргументов, при пяти входах модуля.

Логический модуль // 2609743

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат - уменьшение аппаратурных затрат и повышение быстродействия.

Логический преобразователь // 2602331

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является уменьшение аппаратурных затрат и повышение быстродействия при сохранении функциональных возможностей прототипа - реализации симметричных булевых функций пяти переменных при соответствующих настройках.

Логический преобразователь // 2585725

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики и функциональных узлов систем управления. Технический результат заключается в обеспечении параллельной реализации четырех простых симметричных булевых функций, зависящих от четырех аргументов - входных двоичных сигналов.

Мажоритарный модуль // 2580801

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации.

Логический вычислитель // 2626345

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом изобретения является упрощение управления за счет обеспечения реализации n простых симметричных булевых функций, зависящих от n аргументов - входных двоичных сигналов, с помощью настройки на реализацию требуемой симметрической функции путем подачи на настроечные входы соответствующего двоичного кода, а также расширение функциональных возможностей за счет формирования сигнала готовности результата, что позволяет использовать логический вычислитель как в синхронных, так и в асинхронных схемах.

Настраиваемый логический модуль // 2626343

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации простых симметричных функций и пороговых булевых функций, зависящих от трех аргументов.

Арифметическое устройство // 2625528

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может применяться в составе арифметических устройств цифровых вычислительных машин. Техническим результатом является повышение точности умножения.

Полностью параметризуемая система управления электронными предупреждениями и процедурами, предназначенная для летательного аппарата // 2623281

Группа изобретений относится к системе управления предупреждениями и процедурами для летательного аппарата, способам параметризации, разработки и технического обслуживания системы управления предупреждениями и процедурами.

Способ, устройство и сервер распознавания конфиденциальной фотографии // 2622874

Изобретение относится к области распознавания конфиденциальной фотографии. Технический результат – расширение арсенала технических средств для распознавания конфиденциальной фотографии.

Логический модуль // 2621376

Логический модуль предназначен для реализации любой из пяти простых симметричных булевых функций, зависящих от пяти аргументов - входных двоичных сигналов, и может быть использован в системах цифровой вычислительной техники как средство преобразования кодов.

Логический преобразователь // 2621281

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении быстродействия.

Определение длины группы символьных данных, содержащей символ окончания // 2621000

Группа изобретений относится к области обработки текста и может быть использована для определения длины символьных данных, в состав которых входит символ окончания.

Мажоритарный элемент "4 и более из 7" // 2619197

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в радиосредствах специальной радиосвязи для высоконадежной передачи данных по радиоканалу в условиях воздействия комплекса помех.

Мажоритарный модуль // 2618899

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей мажоритарного модуля путем реализации бесповторных булевых функций от трех аргументов.

Мажоритарный модуль для отказоустойчивых систем // 2626347

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения отказоустойчивых средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности его использования как в синхронных, так и в асинхронных дискретных схемах, уменьшение сложности устройства и повышение его быстродействия. Мажоритарный модуль для отказоустойчивых систем содержит n информационных входов (n=2m+1, m=1, 2, …), n элементов И, вход запуска, n+1 элементов задержки, первый элемент ИЛИ, второй элемент ИЛИ, регистр сдвига, первый выход устройства, второй выход устройства. 1 ил., 1 табл.