Логический преобразователь

Логический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известны логические преобразователи (см., например, патент РФ 2294007, кл. G06F 7/57, 2007 г.), которые реализуют любую из пяти простых симметричных булевых функций, зависящих от пяти аргументов - входных двоичных сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных логических преобразователей, относятся их мажоритарный элементный базис и то, что, в частности, в упомянутом аналоге имеется не менее восьми мест пересечения соединений.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип логический преобразователь (патент РФ 2475814, кл. G06F 7/57, 2013 г.), который содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, резистор, группы ключей и реализует любую из пяти простых симметричных булевых функций τ₁, …, τ5, зависящих от пяти аргументов - входных двоичных сигналов x₁, …, x₅∈{0, 1}. Отметим, что для функции τ_j ( j = 1 , 5 ¯ ) справедливо равенство

τ j = { 1   п р и   ∑ i = 1 5 x i ≥ j 0   п р и   ∑ i = 1 5 x i < j .                   ( 1 )

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная тем, что в прототипе имеется пять элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, двадцать один ключ и четыре места пересечения соединений.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет сокращения количества ключей и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также уменьшения числа мест пересечения соединений при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в логическом преобразователе, содержащем элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, резистор и группы ключей, в которых нечетные и четные ключи выполнены соответственно замыкающими и размыкающими, в k-й ( k = 1 , 2 ¯ ) группе, содержащей пять ключей, вход и выход второго, вход и выход четвертого ключей соединены соответственно с входом третьего и выходом первого, входом пятого и выходом третьего ключей, в третьей группе вход и выход второго, выход четвертого ключей соединены соответственно с входом третьего и выходом первого, выходом третьего ключей, в четвертой группе выход второго ключа соединен с выходом первого ключа, выход нечетного ключа предыдущей группы соединен с входом одноименного нечетного ключа последующей группы, выход пятого ключа второй и выход третьего ключа третьей групп соединены соответственно с входом четвертого ключа третьей и входом второго ключа четвертой групп, а входы первого, третьего и пятого ключей первой группы соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым настроечными входами логического преобразователя, q-й ( q = 1 , 4 ¯ ) информационный вход которого образован первым входом q-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенного выходом и вторым входом соответственно к управляющему входу ключей q-й группы и первому настроечному входу логического преобразователя, подсоединенному через резистор к выходу логического преобразователя, особенность заключается в том, что выход первого ключа четвертой группы соединен с выходом логического преобразователя, который содержит не более четырех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и не более четырех групп ключей, третью и четвертую из которых образуют соответственно четыре и два ключей.

На чертеже представлена схема предлагаемого логического преобразователя.

Логический преобразователь содержит четыре элемента исключающее или 1₁, …, 1₄, резистор 2 и шестнадцать ключей 3₁₁, …, 3₂₄, причем все ключи сгруппированы в четыре группы так, что k-я ( k = 1 , 2 ¯ ) , третья и четвертая группы содержат соответственно ключи 3_1k, …, 3_5k, ключи 3₁₃, …, 3₄₃ и ключи 3₁₄, 3₂₄, а ключи 3_1k 3_3k, 3_5k 3₁₃, 3₃₃, 3₁₄ и 3_2k 3_4k 3₂₃, 3₄₃, 3₂₄ выполнены соответственно замыкающими и размыкающими, вход и выход ключа 3_2k, вход и выход ключа 3_4k соединены соответственно с входом ключа 3_3k и выходом ключа 3_1k, входом ключа 3_5k и выходом ключа 3_3k, вход и выход ключа 3₂₃, выход ключа 3₄₃ соединены соответственно с входом ключа 3₃₃ и выходом ключа 3₁₃, выходом ключа 3₃₃, выход ключа 3₂₄ соединен с выходом ключа 3₁₄ и выходом логического преобразователя, выход нечетного ключа предыдущей группы соединен с входом одноименного нечетного ключа последующей группы, выходы ключей 3₅₂ и 3₃₃ соединены соответственно с входами ключей 3₄₃ и 3₂₄, а входы ключей 3₁₁, 3₃₁ и 3₅₁ соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым настроечными входами логического преобразователя, q-й ( q = 1 , 4 ¯ ) информационный вход которого образован первым входом элемента 1_q, подсоединенного выходом и вторым входом соответственно к управляющему входу ключей q-й группы и первому настроечному входу логического преобразователя, подсоединенному через резистор 2 к выходу ключа 3₁₄.

Работа предлагаемого логического преобразователя осуществляется следующим образом. На его первый, …, четвертый настроечные и первый,…,четвертый информационные входы подаются соответственно необходимые управляющие сигналы ƒ₁, …, ƒ₄∈{0, 1} и входные двоичные сигналы x₁, …, x₄∈{0, 1}. Если на управляющем входе ключей m-й ( m = 1 , 3 ¯ ) группы присутствует логическая «1» либо логический «0», то нечетные ключи этой группы соответственно замкнуты либо разомкнуты, а четные - соответственно разомкнуты либо замкнуты. Если на управляющем входе ключей четвертой группы присутствует логическая «1» либо логический «0», то ключ 3₁₄ (3₂₄) соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут). Таким образом, имеем следующую таблицу

ƒ1	ƒ2	ƒ3	ƒ4	Z
1	x5	1	1	{ 1   п р и   ∑ i = 1 5 x i ≥ 1 0   п р и   ∑ i = 1 5 x i < 1
1	0	x5	1	{ 1   п р и   ∑ i = 1 5 x i ≥ 2 0   п р и   ∑ i = 1 5 x i < 2
0	1	1	x5	{ 1   п р и   ∑ i = 1 5 x i ≥ 3 0   п р и   ∑ i = 1 5 x i < 3
0	1	x5	0	{ 1   п р и   ∑ i = 1 5 x i ≥ 4 0   п р и   ∑ i = 1 5 x i < 4
0	x5	0	0	{ 1   п р и   ∑ i = 1 5 x i = 5 0   п р и   ∑ i = 1 5 x i < 5

С учетом равенства (1) и данных, приведенных в таблице, операция, воспроизводимая предлагаемым логическим преобразователем, определяется выражением

Z = { τ 1   п р и   f 1 = f 3 = f 4 = 1 ,   f 2 = x 5 τ 2   п р и   f 1 = f 4 = 1 ,   f 2 = 0 ,   f 3 = x 5 τ 3   п р и   f 1 = 0 ,   f 2 = f 3 = 1 ,   f 4 = x 5 τ 4   п р и   f 1 = f 4 = 0 ,   f 2 = 1 ,   f 3 = x 5 τ 5   п р и   f 1 = f 3 = f 4 = 0 ,   f 2 = x 5 .

При этом он имеет три места пересечения соединений.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый логический преобразователь реализует любую из пяти простых симметричных булевых функций, зависящих от пяти аргументов - входных двоичных сигналов, и устроен проще, чем прототип, поскольку имеет меньшие аппаратурные затраты и меньшее число мест пересечения соединений.

Логический преобразователь, предназначенный для реализации любой из пяти простых симметричных булевых функций, зависящих от пяти аргументов - входных двоичных сигналов, содержащий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, резистор и группы ключей, в которых нечетные и четные ключи выполнены соответственно замыкающими и размыкающими, причем в k-й группе, содержащей пять ключей, вход и выход второго, вход и выход четвертого ключей соединены соответственно с входом третьего и выходом первого, входом пятого и выходом третьего ключей, в третьей группе вход и выход второго, выход четвертого ключей соединены соответственно с входом третьего и выходом первого, выходом третьего ключей, в четвертой группе выход второго ключа соединен с выходом первого ключа, выход нечетного ключа предыдущей группы соединен с входом одноименного нечетного ключа последующей группы, выход пятого ключа второй и выход третьего ключа третьей групп соединены соответственно с входом четвертого ключа третьей и входом второго ключа четвертой групп, а входы первого, третьего и пятого ключей первой группы соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым настроечными входами логического преобразователя, q-й информационный вход которого образован первым входом q-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенного выходом и вторым входом соответственно к управляющему входу ключей q-й группы и первому настроечному входу логического преобразователя, подсоединенному через резистор к выходу логического преобразователя, отличающийся тем, что выход первого ключа четвертой группы соединен с выходом логического преобразователя, который содержит не более четырех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и не более четырех групп ключей, третью и четвертую из которых образуют соответственно четыре и два ключей.