Мажоритарный модуль
Владельцы патента RU 2789750:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к элементам цифровой вычислительной техники. Технический результат заключается в уменьшение аппаратурных затрат и схемной глубины при сохранении функциональных возможностей. Технический результат достигается за счет того, что предлагается мажоритарный модуль, содержащий двадцать три элемента 2ИЛИ и двадцать три элемента 2И, при этом указанные элементы соединены между собой так, чтобы реализовать мажоритарную функцию 11 аргументов, уменьшив при этом схемную глубину до 8. 3 табл., 1 ил.
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны мажоритарные модули (см., например, патент РФ 2700552, кл. G06F7/57, 2019г.), которые содержат элементы 2И, элементы 2ИЛИ и реализуют мажоритарную функцию семи аргументов - входных двоичных сигналов.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных мажоритарных модулей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не обеспечивается реализация мажоритарной функции одиннадцати аргументов - входных двоичных сигналов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип мажоритарный модуль (патент РФ 2621340, кл. G06F7/38, 2017г.), который содержит элементы 2И, элементы 2ИЛИ и реализует мажоритарную функцию одиннадцати аргументов - входных двоичных сигналов.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся большие схемная глубина и аппаратурные затраты, обусловленные тем, что схемная глубина прототипа равна 11 и он содержит 33 элемента 2ИЛИ и 30 элементов 2И.
Техническим результатом изобретения является уменьшение аппаратурных затрат и схемной глубины при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в мажоритарном модуле, содержащем двадцать три элемента 2ИЛИ и двадцать три элемента 2И, особенность заключается в том, что первый, второй входы двадцать второго и первый, второй входы i-го (
) элементов 2И соединены соответственно с выходами пятнадцатого, семнадцатого и первым, вторым входами i-го элементов 2ИЛИ, первый, второй входы j-го (
) и первый, второй входы (
)-го элементов 2И подключены соответственно к выходам (
)-го, (
)-го элементов 2И и выходам (
)-го, (
)-го элементов 2ИЛИ, вторые входы девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и первый, второй входы (
)-го элементов 2И соединены соответственно с выходами седьмого, восьмого, тринадцатого, четырнадцатого элементов 2И и выходами (
)-го, (
)-го элементов 2ИЛИ, вторые входы пятнадцатого, двадцать первого, первый вход (
)-го элементов 2И и первый, второй входы девятнадцатого элемента 2ИЛИ подключены соответственно к выходам шестнадцатого, восемнадцатого, j-го элементов 2ИЛИ и выходам пятнадцатого, шестнадцатого элементов 2И, первые входы двенадцатого, пятнадцатого, двадцать первого элементов 2И и первый, второй входы двадцать третьего элемента 2ИЛИ соединены соответственно с выходами восемнадцатого, одиннадцатого, двадцатого элементов 2И и выходами девятнадцатого, двадцать первого элементов 2ИЛИ, первый, второй входы четырнадцатого и первый, второй входы шестнадцатого элементов 2И подключены соответственно к выходам девятого, десятого элементов 2ИЛИ и выходам девятого, десятого элементов 2И, первый, второй входы двадцатого элемента 2ИЛИ и первый, второй входы двадцатого элемента 2И соединены соответственно с выходами первого, второго элементов 2И и выходами седьмого, восьмого элементов 2ИЛИ, первый вход семнадцатого, второй вход двадцать второго элементов 2ИЛИ и первый, второй входы двадцать третьего элемента 2И подключены соответственно к выходам двадцатого, двадцать третьего элементов 2ИЛИ и выходам двадцать второго, девятнадцатого элементов 2И, первый вход двадцать второго, второй вход семнадцатого и первый, второй входы двадцать первого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с выходами двадцать третьего, двадцать первого и двенадцатого, семнадцатого элементов 2И, а первый вход одиннадцатого, первый, второй входы тринадцатого и первый, второй входы (
)-го, первый, второй входы (
)-го элементов 2И подключены соответственно к первому, второму, третьему и (
)-му, (
)-му, (
)-му, (
)-му входам мажоритарного модуля, выход которого соединен с выходом двадцать второго элемента 2ИЛИ.
На чертеже представлена схема предлагаемого мажоритарного модуля.
Мажоритарный модуль содержит элементы 2И 11,…,123 и элементы 2ИЛИ 21,…,223, причем первый, второй входы элемента 122 и первый, второй входы элемента 1i () соединены соответственно с выходами элементов 215, 217 и первым, вторым входами элемента 2i, первый, второй входы элемента 1j () и первый, второй входы элемента 1j+6 подключены соответственно к выходам элементов 1j+2, 1j+4 и 2j+2, 2j+4, вторые входы элементов 19, 110, 111, 112 и первый, второй входы элемента 1j+17 соединены соответственно с выходами элементов 17, 18, 113, 114 и 2j+10, 2j+12, вторые входы элементов 115, 121, первый вход элемента 1j+8 и первый, второй входы элемента 219 подключены соответственно к выходам элементов 216, 218, 2j и 115, 116, первые входы элементов 112, 115, 121 и первый, второй входы элемента 223 соединены соответственно с выходами элементов 118, 111, 120 и 219, 221, первый, второй входы элемента 114 и первый, второй входы элемента 116 подключены соответственно к выходам элементов 29, 210 и 19, 110, первый, второй входы элемента 220 и первый, второй входы элемента 120 соединены соответственно с выходами элементов 11, 12 и 27, 28, первый вход элемента 217, второй вход элемента 222 и первый, второй входы элемента 123 подключены соответственно к выходам элементов 220, 223 и 122, 119, первый вход элемента 222, второй вход элемента 217 и первый, второй входы элемента 221 соединены соответственно с выходами элементов 123, 121 и 112, 117, а первый вход элемента 111, первый, второй входы элемента 113 и первый, второй входы элемента 1j+2, первый, второй входы элемента 1j+4 подключены соответственно к первому, второму, третьему и ()-му, ()-му, ()-му, ()-му входам мажоритарного модуля, выход которого соединен с выходом элемента 222.
Работа предлагаемого мажоритарного модуля осуществляется следующим образом. На его первый,…,одиннадцатый входы подаются соответственно двоичные сигналы 
. В представленных ниже табл.1; табл.2 и табл.3 приведены соответственно значения внутренних сигналов 
предлагаемого мажоритарного модуля, полученные для всех возможных наборов значений сигналов 
; значения его внутренних сигналов 
(), полученные для всех возможных наборов значений сигналов 
, и значения его выходного сигнала Z, полученные для всех возможных наборов значений сигналов 
.
| Таблица 1 | |||
|
|
|
|
| 000 | 000 | 100 | 001 |
| 001 | 001 | 101 | 011 |
| 010 | 001 | 110 | 011 |
| 011 | 011 | 111 | 111 |
| Таблица 2 | |||
|
|
|
|
| 0000 | 0000 | 1000 | 0001 |
| 0001 | 0001 | 1001 | 0011 |
| 0010 | 0001 | 1010 | 0011 |
| 0011 | 0011 | 1011 | 0111 |
| 0100 | 0001 | 1100 | 0011 |
| 0101 | 0011 | 1101 | 0111 |
| 0110 | 0011 | 1110 | 0111 |
| 0111 | 0111 | 1111 | 1111 |
| Таблица 3 | |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| 000 | 0000 | 0000 | 0 | 011 | 0000 | 0000 | 0 |
| 000 | 0000 | 0001 | 0 | 011 | 0000 | 0001 | 0 |
| 000 | 0000 | 0011 | 0 | 011 | 0000 | 0011 | 0 |
| 000 | 0000 | 0111 | 0 | 011 | 0000 | 0111 | 0 |
| 000 | 0000 | 1111 | 0 | 011 | 0000 | 1111 | 1 |
| 000 | 0001 | 0000 | 0 | 011 | 0001 | 0000 | 0 |
| 000 | 0001 | 0001 | 0 | 011 | 0001 | 0001 | 0 |
| 000 | 0001 | 0011 | 0 | 011 | 0001 | 0011 | 0 |
| 000 | 0001 | 0111 | 0 | 011 | 0001 | 0111 | 1 |
| 000 | 0001 | 1111 | 0 | 011 | 0001 | 1111 | 1 |
| 000 | 0011 | 0000 | 0 | 011 | 0011 | 0000 | 0 |
| 000 | 0011 | 0001 | 0 | 011 | 0011 | 0001 | 0 |
| 000 | 0011 | 0011 | 0 | 011 | 0011 | 0011 | 1 |
| 000 | 0011 | 0111 | 0 | 011 | 0011 | 0111 | 1 |
| 000 | 0011 | 1111 | 1 | 011 | 0011 | 1111 | 1 |
| 000 | 0111 | 0000 | 0 | 011 | 0111 | 0000 | 0 |
| 000 | 0111 | 0001 | 0 | 011 | 0111 | 0001 | 1 |
| 000 | 0111 | 0011 | 0 | 011 | 0111 | 0011 | 1 |
| 000 | 0111 | 0111 | 1 | 011 | 0111 | 0111 | 1 |
| 000 | 0111 | 1111 | 1 | 011 | 0111 | 1111 | 1 |
| 000 | 1111 | 0000 | 0 | 011 | 1111 | 0000 | 1 |
| 000 | 1111 | 0001 | 0 | 011 | 1111 | 0001 | 1 |
| 000 | 1111 | 0011 | 1 | 011 | 1111 | 0011 | 1 |
| 000 | 1111 | 0111 | 1 | 011 | 1111 | 0111 | 1 |
| 000 | 1111 | 1111 | 1 | 011 | 1111 | 1111 | 1 |
| 001 | 0000 | 0000 | 0 | 111 | 0000 | 0000 | 0 |
| 001 | 0000 | 0001 | 0 | 111 | 0000 | 0001 | 0 |
| 001 | 0000 | 0011 | 0 | 111 | 0000 | 0011 | 0 |
| 001 | 0000 | 0111 | 0 | 111 | 0000 | 0111 | 1 |
| 001 | 0000 | 1111 | 0 | 111 | 0000 | 1111 | 1 |
| 001 | 0001 | 0000 | 0 | 111 | 0001 | 0000 | 0 |
| 001 | 0001 | 0001 | 0 | 111 | 0001 | 0001 | 0 |
| 001 | 0001 | 0011 | 0 | 111 | 0001 | 0011 | 1 |
| 001 | 0001 | 0111 | 0 | 111 | 0001 | 0111 | 1 |
| 001 | 0001 | 1111 | 1 | 111 | 0001 | 1111 | 1 |
| 001 | 0011 | 0000 | 0 | 111 | 0011 | 0000 | 0 |
| 001 | 0011 | 0001 | 0 | 111 | 0011 | 0001 | 1 |
| 001 | 0011 | 0011 | 0 | 111 | 0011 | 0011 | 1 |
| 001 | 0011 | 0111 | 1 | 111 | 0011 | 0111 | 1 |
| 001 | 0011 | 1111 | 1 | 111 | 0011 | 1111 | 1 |
| 001 | 0111 | 0000 | 0 | 111 | 0111 | 0000 | 1 |
| 001 | 0111 | 0001 | 0 | 111 | 0111 | 0001 | 1 |
| 001 | 0111 | 0011 | 1 | 111 | 0111 | 0011 | 1 |
| 001 | 0111 | 0111 | 1 | 111 | 0111 | 0111 | 1 |
| 001 | 0111 | 1111 | 1 | 111 | 0111 | 1111 | 1 |
| 001 | 1111 | 0000 | 0 | 111 | 1111 | 0000 | 1 |
| 001 | 1111 | 0001 | 1 | 111 | 1111 | 0001 | 1 |
| 001 | 1111 | 0011 | 1 | 111 | 1111 | 0011 | 1 |
| 001 | 1111 | 0111 | 1 | 111 | 1111 | 0111 | 1 |
| 001 | 1111 | 1111 | 1 | 111 | 1111 | 1111 | 1 |
Согласно табл.1, табл.2, табл.3 имеем
,
где 
есть мажоритарная функция одиннадцати аргументов 
. При этом схемная глубина предлагаемого мажоритарного модуля равна 8.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый мажоритарный модуль реализует мажоритарную функцию одиннадцати аргументов - входных двоичных сигналов и обладает меньшими по сравнению с прототипом схемной глубиной и аппаратурными затратами.
Мажоритарный модуль, содержащий двадцать три элемента 2ИЛИ и двадцать три элемента 2И, отличающийся тем, что первый, второй входы двадцать второго и первый, второй входы i-го (
) элементов 2И соединены соответственно с выходами пятнадцатого, семнадцатого и первым, вторым входами i-го элементов 2ИЛИ, первый, второй входы j-го (
) и первый, второй входы (
)-го элементов 2И подключены соответственно к выходам (
)-го, (
)-го элементов 2И и выходам (
)-го, (
)-го элементов 2ИЛИ, вторые входы девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и первый, второй входы (
)-го элементов 2И соединены соответственно с выходами седьмого, восьмого, тринадцатого, четырнадцатого элементов 2И и выходами (
)-го, (
)-го элементов 2ИЛИ, вторые входы пятнадцатого, двадцать первого, первый вход (
)-го элементов 2И и первый, второй входы девятнадцатого элемента 2ИЛИ подключены соответственно к выходам шестнадцатого, восемнадцатого, j-го элементов 2ИЛИ и выходам пятнадцатого, шестнадцатого элементов 2И, первые входы двенадцатого, пятнадцатого, двадцать первого элементов 2И и первый, второй входы двадцать третьего элемента 2ИЛИ соединены соответственно с выходами восемнадцатого, одиннадцатого, двадцатого элементов 2И и выходами девятнадцатого, двадцать первого элементов 2ИЛИ, первый, второй входы четырнадцатого и первый, второй входы шестнадцатого элементов 2И подключены соответственно к выходам девятого, десятого элементов 2ИЛИ и выходам девятого, десятого элементов 2И, первый, второй входы двадцатого элемента 2ИЛИ и первый, второй входы двадцатого элемента 2И соединены соответственно с выходами первого, второго элементов 2И и выходами седьмого, восьмого элементов 2ИЛИ, первый вход семнадцатого, второй вход двадцать второго элементов 2ИЛИ и первый, второй входы двадцать третьего элемента 2И подключены соответственно к выходам двадцатого, двадцать третьего элементов 2ИЛИ и выходам двадцать второго, девятнадцатого элементов 2И, первый вход двадцать второго, второй вход семнадцатого и первый, второй входы двадцать первого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с выходами двадцать третьего, двадцать первого и двенадцатого, семнадцатого элементов 2И, а первый вход одиннадцатого, первый, второй входы тринадцатого и первый, второй входы (
)-го, первый, второй входы (
)-го элементов 2И подключены соответственно к первому, второму, третьему и (
)-му, (
)-му, (
)-му, (
)-му входам мажоритарного модуля, выход которого соединен с выходом двадцать второго элемента 2ИЛИ.
