Ячейка однородной структуры

Ячейка однородной структуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использована для создания однородной структуры, позволяющей выполнять операции записи, чтения и ассоциативного поиска информации, а также обработку составных нечетких высказываний. Целью изобретения является понышение быстродействия ячейки за счет выполнения любой операции над нечеткими высказываниями за один такт. Ячейка однородной структуры содержит три регистра 1, 2, 9, информационные 11, 12 и управляющие 13, 14 входы, информационный выход 7, две схемы 3, 4 сравнения, коммутатор 6, дешифратор 10, элемент И 8, шифратор 5 управления коммутатором. На информационные входы ячейки подаются коды степеней истинности обрабатываемых нечетких высказываний, на управляющие входы подается код выполняемой операции , а на выходе ячейки формируется прямой или инверсньй код степени истинности одного из нечетких высйазываний, являющегося результатом выполняемой операции. 3 ил., 2 табл. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ

75

g3v8. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4280796/24-24 (22) 09.07.87 (46) 15.12.88. Бюл. М- 46 (72) В.П. Кириллов и А.A.Умбиталиев (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1218378, кл. С 06 F 7/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 941994, кл. С 06 F 7/00, 1980. (54) ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использована для создания однородной структуры, позволяющей выполнять операции записи, чтения и ассоциативного поиска информации, а также обработку составных нечетких высказываний. Целью изобретения явÄÄSUÄÄ 1444746 А1 ляется повышение быстродействия ячейки за счет выполнения любой операции над нечеткими высказываниями эа один такт. Ячейка однородной структуры содержит три регистра 1, 2, 9, информационные 11, 12 и управляющие 13, 14 входы, информационный выход 7, две схемы 3, 4 сравнения, коммутатор 6, дешифратор 10, элемент И 8 шифратор

5 управления коммутатором. На информационные входы ячейки подаются коды степеней истинности обрабатываемых нечетких высказываний, на управляющие входы подается код выполняемой операции, а на выходе ячейки формируется прямой или инверсный код степени истинности одного из нечетких выскаэые ваний, являющегося результатом выполняемой операции. 3 ил,, 2 табл.

° °

1444 74

000

1/7

001

2/7

010

3/7

011

100

4/7

5/7

101

6/7

110

Таблица 2

Арифметические операции

Логические операции

1а

a Ь

miï(А, В)

max(A,В)

max(A*,Â) аЧЬ а-Ь а .b

min(max(A*,В), max(A,В+)) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в однородных вычислительt ных структурах для обработки расплыв5 чатых (нечетких) логических формул (составных нечетких высказываний).

Цель изобретения — повышение быстродействия ячейки однородной структуры за счет выполнения любой операции 1ð над нечеткими высказываниями за один такт.

На фиг. 1 показана функциональная схема ячейки однородной структуры; на фиг. 2 — функциональная схема шифратора управления; на фиг, 3 — функциональная схема коммутатора.

Каждая ячейка однородной структуры связана с соседними ячейками четырьмя восьмиэарядными информационными шина- 20 ми,из которыхдве являются входными (информационные входы) и две выходными для данной ячейки. Выходные шины создаются из одной ответвлением сигналов.

Кроме того, имеются горизонтальные 25 и вертикальные шины настройки (управляющие входы), которые соединены со всеми ячейками параллельно.

Ячейка однородной структуры содержит регистры 1 и 2, схемы 3 и 4 срав-30 нения, шифратор 5 управления, коммутатор 6, выходы 7, элемент И 8, регистр 9, дешифратор 10, первую группу информационных входов 11, вторую группу информационных входов 12, первую группу управляющих входов 13 и вторую группу управляющих входов 14.

Ячейка однородной структуры предназначена для обработки простых нечетких высказываний и может быть ис- 40 пользована для создания однородной ,структуры, позволяющей выполнять операции записи, чтения и ассоциативного поиска информации, а также Обработку нечетких составных высказываний, 45

Нечетким высказыванием называют предложение, относительно которого можно судить о степени его истинности. При этом степень истинности любого нечеткого высказывания принимает значения на интервале (0,1).

Пусть а и b — нечеткие высказывания.

Наиболее распространенными логическими операциями, которые выпол55 няются над нечеткими высказываниями являются следующие: р отрицание — а;

EoB þxnH а Ь;

6 2

Ф дизъюнкщ я а ч 5; импликация и Ь; эквивалентность а Ь.

Множество этих операций образует. функционально полный избыточный базис, позволяющий получать с их помощью любые составные нечеткие высказывания иэ простых.

Кодирование степеней истинности нечетких высказываний при п=З, т.е ° степень истинности высказывания (Х) от значения трехразрядного (п=З) двоичного кода (Х), прив еде но в табл. 1 .

Таблица 1

Степень истиннос- Двоичный код Х ти высказывания Х

Логические операции над нечеткими высказываниями а и Ь заменяются эквивалентными арифметическими операциями над кодами A и В степеней истинности этих высказываний в соотР ветствии с табл. 2, где Х*=2 -1-Х, причем Х = Х„; (j=O,n) — поразрядная инверсия Х, 1444746

Ячейка однородной структуры предназначена для реализации девяти функций: а, если А= — ассоциативный поиск

Е (а,Ь)=

О, если АфВ;

1О далее

Г,«(а,Ъ)= а — отрицание а;

f (à,»>)= 1 b — отрицание Ь;

Г (а,Ь)=а g b — конъюнкция а и Б;

f (a,b)=a v 5 — дизъюнкция b и а, f (а,Ь)=а — Ь вЂ” импликация а и б;

f (а,b)=a Б — эквивалентность а и6.

При этом значении указанных функций определяются следующим образом:

15 В результате

20 Каждой функции f; (a,Б), (i=1,9) (1) поставим в соответствие признак операции и;, полагая, что 1т; = 1, если (2) ячейка реализует функцию f;(а,6) и »»; =0 в противном случае. (3) 25 Тогда поведение ячейки однородной структуры может быть описано систе(4) мой (10),,соотношений

А, если (А v В);

f «(a,Ь)=

В, если ((A>R) Ч (А=В));(6) если (А > В);

А

Е,(а,b)=

В, если ((А<В) Y (А=В)); (7)

А*, если (А <В ) ;4(А В*) j й(П,А,В) =

f <(a,Ъ) (8) В, если (А >В*) А, если» (А <В) Ф C(A >B*) v ч(А=В)1В,если (А>В*) g((A>B) v ч(А=В))=true;

f 9(а,ь)=

А*,если (А В) 4 Г(А<В*)ч

Y(A— = B*)JB*, если 7(A

< KA

Г(А<В*) /(А=В*)) 4 E(A

По определению f (à,b)=юпп(шах(А*,:

В),max(A,В*)) .

Следовательно f (а,Я=В*, если . (А<В*И (В* <А*) (А >В) Ч (А<В »») 8r (В*<В) 3»

k(A*

fi(а,Ь)=а — считывание а>

f«(а,b) =b — считывание Ь;

f,(а,Ь) =А;

f (à,Ь) =В;

f (а,Ь) =А, если (А=В) у

f (а,b)=A*;

f,(a b) =В* ак как (AcB*}k($+cB)g(A*

= (A <2 -1-??) 4?? (2" -1-??????) 4 (b ?? ??*) = (А 2-1-??) (a>2 "-1-В)4 (В<В*) =*Еа1ве, полУчаем

Е (а,Ь)=В*,если (А<В*)А(В* <А*)Ф

4(A*>B} = tree, f (а,b) =В*,если (AA) 4» (А<В*) true

f (а,b)=B*, если HA

dry(A

А,если К;= II,Ч ««$(a=b)Y

ЧУ(а<Ь)Ч, 4 (a>b)V «, g, (а<Ь)ф

& ((а>Ь*)ч(а-"b*)) true, B,åñëH = ««ч < 4((а>Ь)ч ч(а Ь)1ч7» 4 С(а<Ъ)ч(а Ь)Jч ч «8 (а >Ь *) ч H g 8 (а >Ь*) 8»

RKa>b) Y (а=Ъ)1 =true»„.

А ", если цд = « ч йф((а<Ь )ч

V (a=b*)3v«>i(a>b)3 (а(Ь*)ч

Y (а=Ъ*)) =true

В*, если щ = « ч « И(а <Ь*) ч

v (a=b*)) 4» 5(a

Из системы (10) соотношений следует, что выполнение ячейкой операций над нечеткими высказываниями сво50 дится к реализации системы булевьис функций

Ф(TI„,... II>;a „,а„;Ь,,Ь„)= 1Ч /j= и передаче на выходы ячейки значений А,В,А* и В* при q -= -13 или Ц = 1 соответствейно.

746 Л

1, при А=В, Н (А1В) =

О,при А В, 1, при А <В, О,при А В, 5 1444

Функциональное назначение элементов, образующихся ячейку однородной " . структуры, следующее., Регистр 1 предназначен для параллельного приема кода степени истинности первого нечеткого высказывания, его временного хранения и вьдачи в прямом виде на первые входы схем 3 и

4 сравнения и на информационные входы коммутатора 6, а в инверсном виде— на информационные входы коммутатора

6. Регистр 1 имеет восемь информационных входов, восемь прямых и восемь инверсных выходов, а также управляющий вход "Запись".

Регистр 2 предназначен для параллельного приема кода степени инстинности второго нечеткого высказывания, его временного хранения и вьдачи в прямом и инверсном виде на входы схем 3 и 4 сравнения, а также на информационные входы коммутатора 6.

Регистр 2 имеет восемь информационных входов, восемь прямых и восемь инверсных входов, а также управляющий вход "Запись".

Регистр 9 предназначен для параллельного приема кода операции, выполняемой ячейкой, его временного хранения и вьдачи на дешифратор 1 О. Регистр 9 имеет четыре информационных входа, четыре выхода и управляющий вход "запись".

Элемент И 8 предназначен для формирования сигнала "Запись" для регистров f 2 и 9 при одновременном появлении сигналов на обоих его входах.

В однородной структуре входы элемента (управляющие входы 13 ячейки) подключаются к вертикальной и горизонтальной шинам настройки.

Дешифратор 10 предназначен для дешифрации кодов операций, выполняемых ячейкой (формирования признаков

Н;, i = 1,9). Дешифратор 10 имеет четыре входа и девять выходов.

Схема 3 сравнения предназначена для параллельного сравнения двух прямых восьмиразрядных степеней истинности нечетких высказываний (двух положительных чисел) на равенство, больше и меньше, т.е. реализует следующие функции:

1, при А В, Н (А,В) =

1 а

О, при А-В, где А и В два числа, Схема 3 сравнения имеет две группы восьмиразрядных 1ходов, по которым подаются коды чисел, и три выхода признаков результатов сравнения:

H,(А,В), Н (А, В) и H (А,В), т.е.

А7В,А=ВиА(В.

Схема 4 сравнения предназначена для параллельного сравнения прямого и инверсного восьмиразрядных кодов степеней истинности первого и второго нечетких высказываний на равенство, больше и меньше. Схема 4 сравнения,полностью идентична схеме 3 сравнения. На входы схемы поступает пря25 мой код степени истинности первого нечеткого высказывания и.инверсный код степени истинности второго, а на выходах формируются признаки А О В*, А = В* и А (В".

30 Шифратор 5 управления предназначен для формирования сигналов управления коммутатором (q ./j=1,4) на основе ре1 зультатов сравнения кодов степеней истинности, а также признаков выполняемых ячейкой операции (1(; /i=1,9) и представляет собой комбинационную схему, реализующую систему (11) булевых функций. Шифратор 5 управления имеет две группы входов, на одну из

40 которых поступают шесть признаков сравнения кодов степеней истинности от схем 3 и 4 сравнения, а на вторуюдевять признаков выполняемых ячейкой операций дешифратора 10. Сигналы шиф4В ратора 5 управления поступают на управляющий входы коммутатора 6.

Коммутатор 6 предназначен для передачи прямых или инверсных кодов степеней истинностей нечетких выскаВ0 зываний с выходов регистров 1 и 2 на выходы ячейки. Коммутатор 6 состоит из четырех групп двухвходовых элементов И по восемь элементов в каждой группе и восьми четырехвходовых

Бб элементов ИЛИ. Коммутатор 6 имеет четыре восьмнразрядных группы информационных группы входов, четыре уп- равляющих входа и одну восьмиразрядную группу выходов.

Формула изобретения ЗБ

14447

Ячейка однородной структуры работает следующим образом.

На информационные входы 11 и 12 подаются коды степеней истинности соответственно первого и второго обрабатываемых нечетких высказываний, на вторую группу управляющих входов

12 подается код выполняемой операции, а на первую группу управляющих 10 входов t3 — сигналы настройки с вертикальной и горизонтальной шин. При одновременном появлении сигналов настройки на входах элемента И 8 (ячейка выбрана), на его выходе формируется сигнал "Запись", по которому в регистры 1 и 2 записываются коды степеней истинности нечетких высказываний,а в регистр 9 — код операции.

Через время завершения переходных про-20 цессов на выходах дешифратора 10 появляется признак Выполняемой операции, а на выходах схем 3 и 4 сравнения — сигналы результатов сравнения кодов степеней истинности, которые поступают на входы шифратора 5 управления, который формирует сигнал, разрешающий прохождение через коммутатор 6 на выходе 7 прямого или инверсного кода степени истинности одного из нечетких высказываний, являющегося результатом выполняемой операции.

Ячейка однородной структуры, содержащая первый и второй регистры, схему сравнения, коммутатор, дешифра46 8 тор, причем информационные входы первой группы ячейки соединены с информационными входами первого регистра, прямой выход которого соединен с первым входом схемы сравнения и первыми информационными входами комму" татора, информационные входы второй группы ячейки соединены с информационными входами второго регистра, прямой выход которого соединен c âòîðûми входами схемы сравнения и вторыми информационными входами коммутатора, третьи и четвертые информационные входы которого соединены с инверсными выходами первого и второго регистров соответственно, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения быстродействия за счет выполнения любой операции над нечеткими высказываниями за один такт, в нее введены элемент И, третий регистр, вторая схема сравнения, шифратор, первая группа входов которого соединена с выходами первой и второй схем сравнения, управляющие входы первой группы ячейки соединены с входами элемента И, выход которой соединен с упI равляющими входами первого, второго и третьего регистров, управлякщие входы второй группы ячейки соединены с информационными входами третьегo регистра, выход которого соединен с входами дешифратора, выходы которого соединены с второй группой входов шифратора, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, выходы которого являются выходами ячейки.

1444746

I< dw

Кdiro

Составитель В.Сорокин

Редактор А.Ревин Техред N. Ходанич

Корректор П.Патаи

Заказ 6506/47

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4