Мажоритарный модуль

Мажоритарный модуль

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известны мажоритарные модули (см., например, патент РФ 2242044, кл. G06F 7/38, 2004 г.), которые содержат трехвходовые мажоритарные элементы и реализуют мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных мажоритарных модулей, относится сложность устройства, обусловленная тем, что, в частности, упомянутый аналог содержит m×(N+2)-1 трехвходовых мажоритарных элементов, где m=0,5×(n+1); N = n ! m ! × ( n − m ) ! − 2.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип мажоритарный модуль (патент РФ 2300137, кл. G06F 7/38, 2007 г.), который содержит элементы 2И, трехвходовые мажоритарные элементы и реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная тем, что прототип содержит 2×m+N-1 трехвходовых мажоритарных элементов, где m=0,5×(n+1); N = n ! m ! × ( n − m ) ! − 2

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет замены N-1 трехвходовых мажоритарных элементов на N-1 элементов 2ИЛИ N = n ! m ! × ( n − m ) ! − 2, m=0,5×(n+1), n≠1 есть любое нечетное натуральное число при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в мажоритарном модуле, содержащем мажоритарные элементы, имеющие по три входа, и элементы 2И, все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что в первой и второй группах содержится по m-1 (m=0,5×(n+1), n≠1 есть любое нечетное натуральное число) мажоритарных элементов, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в N = n ! m ! × ( n − m ) ! − 2 групп так, что в i-й ( i = 1, N ¯ ) группе содержится m-1 элементов 2И и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, объединенные первые входы всех мажоритарных элементов первой, второй групп и объединенные первые входы всех мажоритарных элементов третьей группы подключены соответственно к первому и второму настроечным входам мажоритарного модуля, особенность заключается в том, что в него введены N-1 элементов 2ИЛИ, выход предыдущего элемента 2ИЛИ соединен с первым входом последующего элемента 2ИЛИ, выходы (m-1)-ых мажоритарных элементов первой, второй групп и выход второго мажоритарного элемента третьей группы подключены соответственно к третьим входам первого, второго мажоритарных элементов третьей группы и выходу мажоритарного модуля, кроме того при n=3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы соединен с вторым входом первого мажоритарного элемента третьей группы, а при n>3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы, выходы (m-1)-ых элементов 2И второй,…,N-й групп и выход (N-1)-го элемента 2ИЛИ подключены соответственно к первому входу первого, вторым входам первого,…,(N-1)-го элементов 2ИЛИ и второму входу первого мажоритарного элемента третьей группы.

На фигуре представлена схема предлагаемого мажоритарного модуля.

Мажоритарный модуль содержит мажоритарные элементы 1₁₁,…, 1_2(m-1), 1₃₁, 1₃₂, имеющие по три входа, элементы 2И 2₁₁,…, 2_N(m-1) и элементы 2ИЛИ 3₁,…,3_N-1, где N = n ! m ! × ( n − m ) ! − 2 ; m=0,5×(n+1); n≠1 есть любое нечетное натуральное число. Все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что первая, вторая и третья группы содержат соответственно элементы 1₁₁,…, 1_1(m-1), 1₂₁,…, 1_2(m-1) и 1₃₁, 1₃₂, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в N групп так, что в i-й ( i = 1, N ¯ ) группе содержатся элементы 2_i1,…, 2_i(m-1) и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, выход элемента 3_j ( j = N − 2 ¯ ) подключен к первому входу элемента 3_j+1, выходы элементов 1_1(m-1), 1_2(m-1) и 1₃₂ соединены соответственно с третьими входами элементов 1₃₁, 1₃₂ и выходом мажоритарного модуля, первый и второй настроечные входы которого подключены соответственно к объединенным первым входам элементов 1₁₁,…, 1_2(m-1) и объединенным первым входам элементов 1₃₁, 1₃₂, кроме того, при n=3 выход элемента 2_1(m-1) соединен с вторым входом элемента 1₃₁, а при n>3 выходы элементов 2_1(m-1), 2_2(m-1),…, 2_N(m-1) и 3_N-1 подключены соответственно к первому входу элемента 3₁, вторым входам элементов 3₁,…, 3_N-1 и второму входу элемента 1₃₁.

Работа предлагаемого мажоритарного модуля осуществляется следующим образом. На его первом и втором настроечных входах фиксируются соответственно необходимые двоичные сигналы ƒ₁ и ƒ₂; на второй вход элемента 1₁₁, третьи входы элементов 1₁₁,…, 1_1(m-1) и второй вход элемента 1₂₁, третьи входы элементов 1₂₁,…, 1_2(m-1) подаются соответственно входные двоичные сигналы х₁, х₂,…,x_m и х_m, x_m+1,…, x_n; на первый вход элемента 2_i1, вторые входы элементов 2_i1,…, 2_i(m-1) ( i = 1, N ¯ ) подаются соответственно входные двоичные сигналы x_i1, x_i2,…, x_im (x_i1,…, x_im ∈ {х₁,…, x_n}, m=0,5×(n+1), 1≤i1<…<im≤n, n≠1 есть любое нечетное натуральное число) так, чтобы наборы x₁₁,…, x_1m - x_N1,…, x_Nm были неповторяющимися между собой и с наборами x₁,…, х_m и х_m,…, х_n. Сигнал на выходе мажоритарного элемента равен 1 (0) только тогда, когда на двух или на всех входах этого элемента действуют сигналы, равные 1 (0). Следовательно, если на первом входе мажоритарного элемента присутствует 1 (0), то этот элемент будет выполнять операцию ИЛИ (И) над сигналами, действующими на его втором и третьем входах. Таким образом, операция, воспроизводимая предлагаемым модулем, определяется выражением

Z = { ( V i = 1 N x i 1 ⋅ x i 2 ⋅ … ⋅ x i m ) ∨ x 1 ∨ x 2 ∨ … ∨ x m ∨ x m ∨ x m + 1 ∨ … ∨ x n = = x 1 ∨ … ∨ x n   п р и   ∫ 1 = ∫ 2 = 1 ( V i = 1 N x i 1 ⋅ x i 2 ⋅ … ⋅ x i m ) ∨ x 1 ⋅ x 2 ⋅ … ⋅ x m ∨ x m ⋅ x m + 1 ⋅ … ⋅ x n = = m a j ( x 1 , … , x n )   п р и   ∫ 1 = 0   ∫ 2 = 1 ( V i = 1 N x i 1 ⋅ x i 2 ⋅ … ⋅ x i m ) ⋅ x 1 ⋅ x 2 ⋅ … ⋅ x m ⋅ x m ⋅ x m + 1 ⋅ … ⋅ x n = = x 1 ⋅ … ⋅ x n   п р и   ∫ 1 = ∫ 2 = 0

где символами ∨ , · обозначены соответственно операции ИЛИ, И.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый мажоритарный модуль реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число, и является более простым по сравнению с прототипом устройством, так как содержит вместо имеющихся в прототипе N-1 трехвходовых мажоритарных элементов N-1 более простых элементов 2ИЛИ.

Мажоритарный модуль, содержащий мажоритарные элементы, имеющие по три входа, и элементы 2И, причем все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что в первой и второй группах содержится по m-1 (m=0,5×(n+1), n≠1 есть любое нечетное натуральное число) мажоритарных элементов, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в N = n ! m ! × ( n − m ) ! − 2 групп так, что в i-й ( i = 1, N ¯ ) группе содержится m-1 элементов 2И и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, объединенные первые входы всех мажоритарных элементов первой, второй групп и объединенные первые входы всех мажоритарных элементов третьей группы подключены соответственно к первому и второму настроечным входам мажоритарного модуля, отличающийся тем, что в него введены N-1 элементов 2ИЛИ, выход предыдущего элемента 2ИЛИ соединен с первым входом последующего элемента 2ИЛИ, выходы (m-1)-ых мажоритарных элементов первой, второй групп и выход второго мажоритарного элемента третьей группы подключены соответственно к третьим входам первого, второго мажоритарных элементов третьей группы и выходу мажоритарного модуля, кроме того, при n=3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы соединен с вторым входом первого мажоритарного элемента третьей группы, а при n>3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы, выходы (m-1)-ых элементов 2И второй,…, N-й групп и выход (N-1)-го элемента 2ИЛИ подключены соответственно к первому входу первого, вторым входам первого,…, (N-1)-го элементов 2ИЛИ и второму входу первого мажоритарного элемента третьей группы.