Логический преобразователь

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники. Технический результат заключается в упрощении схемы логического преобразователя за счет уменьшения ее цены по Квайну при сохранении функциональных возможностей прототипа. Технический результат достигается за счет логического преобразователя, который содержит три мажоритарных элемента (1₁, 1₂, 1₃) и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (2). 1 ил.

 

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

Известны логические преобразователи (патент РФ 2248034, кл. G06F 7/38, 2005 г.; патент РФ 2281545, кл. G06F 7/57, 2006 г.; патент РФ 2417404, кл. G06F 7/57, 2011 г.), которые содержат мажоритарные элементы и с помощью константной настройки реализуют любую из четырех простых симметричных булевых функций, зависящих от четырех аргументов - входных двоичных сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных логических преобразователей, относится схемная сложность, обусловленная тем, что наименьшая из цен по Квайну схем упомянутых аналогов равна 18.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип логический преобразователь (патент РФ 2518669, кл. G06F 7/57, 2014 г.), который содержит мажоритарные элементы и с помощью константной настройки реализует любую из четырех простых симметричных булевых функций, зависящих от четырех аргументов - входных двоичных сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится схемная сложность, обусловленная тем, что цена по Квайну схемы прототипа равна 15.

Техническим результатом изобретения является упрощение схемы логического преобразователя за счет уменьшения ее цены по Квайну при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в логическом преобразователе, содержащем три мажоритарных элемента, первый, второй, третий входы второго, первый вход и выход первого мажоритарных элементов соединены соответственно с первым, вторым, третьим информационными, первым настроечным входами логического преобразователя и вторым входом третьего мажоритарного элемента, особенность заключается в том, что в него дополнительно введен элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход первого, третий вход и выход третьего мажоритарных элементов соединены соответственно с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходом второго мажоритарного элемента и выходом логического преобразователя, первый, второй, третий, четвертый информационные и второй настроечный входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третьим входом первого и первым входом третьего мажоритарных элементов.

На чертеже представлена схема предлагаемого логического преобразователя.

Логический преобразователь содержит мажоритарные элементы 1₁, 1₂, 1₃ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, причем первый, второй, третий входы элемента 1₂ соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами элемента 2, второй вход элемента 1₁ и второй, третий входы элемента 1₃ соединены соответственно с выходом элемента 2 и выходами элементов 1₁, 1₂, а первый вход элемента 1₁, первый вход и выход элемента 1₃ подключены соответственно к первому, второму настроечным входам и выходу логического преобразователя, первый, второй, третий и четвертый информационные входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами элемента 2 и третьим входом элемента 1₁.

Работа предлагаемого логического преобразователя осуществляется следующим образом. На его первый, …, четвертый информационные и первый, второй настроечные входы подаются соответственно двоичные сигналы x₁, …, x₄∈{0,1} и сигналы ƒ₁, ƒ₂∈{0,1} константной настройки. На выходах элементов 1_k 2 имеем где и #, ∨, ⋅, ⊕, есть соответственно сигналы на первом, втором, третьем входах элемента 1_k и символы операций Maj, ИЛИ, И, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, НЕ. Следовательно, сигнал на выходе элемента 1₃ определяется выражением

в котором Таким образом, на выходе предлагаемого преобразователя получим

где τ₁, τ₂, τ₃, τ₄ есть простые симметричные булевы функции четырех аргументов х₁, …, х₄ (см. стр. 126 в книге Поспелов Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем. М.: Энергия, 1974 г.). При этом цена по Квайну схемы предлагаемого преобразователя равна 12.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый логический преобразователь с помощью константной настройки реализует любую из четырех простых симметричных булевых функций, зависящих от четырех аргументов - входных двоичных сигналов, и за счет меньшей цены по Квайну схема предлагаемого логического преобразователя проще схемы прототипа.

Логический преобразователь, предназначенный для реализации любой из четырех простых симметричных булевых функций, зависящих от четырех аргументов - входных двоичных сигналов, содержащий три мажоритарных элемента, причем первый, второй, третий входы второго, первый вход и выход первого мажоритарных элементов соединены соответственно с первым, вторым, третьим информационными, первым настроечным входами логического преобразователя и вторым входом третьего мажоритарного элемента, отличающийся тем, что в него дополнительно введен элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход первого, третий вход и выход третьего мажоритарных элементов соединены соответственно с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходом второго мажоритарного элемента и выходом логического преобразователя, первый, второй, третий, четвертый информационные и второй настроечный входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третьим входом первого и первым входом третьего мажоритарных элементов.