SU1637013A1 - Пороговый элемент - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении различных устройств обработки дис2

кретной информации. Целью изобретения является повышенна быстродействия Пороговый элемент содержит генератор 1 тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, триггер 3, первую группу полусумматоров 4 4-4 р, первую группу накопителей 5,| —5р, первую группу элементов И 6<6р, вторую группу элементов полусумматоров вторую группу накопителей 8₄-8_к, вторую группу элементов И 9₁-9к, элементы ИЛИ 10, 11, полусумматор 12, счетный блок 13, элемент

<О

зи „„ 1637013 А1

1637013

И 14, входные информационные шины 16, информационный выход 17, выход конца работы порогового элемента. Пороговый элемент может использоваться для

-реализации пороговых функций с единич ными положительными и отрицательными весами. 3 ил»

Изобретение относится к автоматике > и вычислительной технике и может быть использовано при построении различных устройств обработки дискретной 15 информации.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг. 1 изображена структурная схема порогового элемента; на фиг,2- 20

то же, вариант; на фиг, 3 - схема накопителя.

Пороговый элемент содержит генератор 1 тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, 25

триггер 3, первую группу полусумматоров 4.1-4.Р, первую группу накопителей 5.1-5.Р, первую группу элементов И 6.1-б.р, вторую группу элементов полусумматоров 7.1-7ок, вторую зд группу накопителей 8»1-8.к, вторую группу элементов И 9.1—9.к, элементы ИЛИ 10,. 11, полусумматор 12, счетный блок 13, элемент И 14, входные информационные шины 16, информационный выход 17, выход 18 конца работы порогового элемента.

Пороговый элемент по п. 2 формулы изобретения содержит дополнительно элемент ИЛИ 15. д0

Многоканальный сканирующий мультиплексор 2 соединен тактовым входом с выходом генератора 1 тактовых импульсов, выходом останова - с входом триггера, информационными входами с входными информационными шинами 16, выходами 2(р+к)+1 и 2(р+к+1) - с входами элементов ИЛИ 10 и 11 соответственно, ί-м и (ρ+ί)—м (1=1,...,р) - с входами сумматора 4.ί первой группы, (2р+з)-м и (2р+к+з)-м выходами (3 = =1,...,к) - с входами полусумматора

7.3 второй группы» Полусумматор 4.1 соединен выходами суммы и переноса с первым и вторым суммирующими входами накопителя 5.Ϊ, первый выход которого соединен с входом элемента И 6»ί, соединенного выходом - с вычитающим входом накопителя 5„ί, а входами - с

вторыми выходами накопителей 5.15»(ί-1), выходом генератора 1 тактовых импульсов и выходом триггера 3, выход элемента 6„ί соединен также с входом элемента ИЛИ 11.

Полусумматор 7»з соединен выходами суммы и переноса с первым и вторым суммирующими входами накопителя 8.з, первый выход которого соединён с входом элемента й 9»3, соединенного выходом с вычитающим входом накопителя 8.з и входом элемента ИЛИ 10, а входами - с выходом генератора тактовых импульсов, выходом триггера 3 и выходами накопителей 8.1-8(д-1)» Выходы элементов ИЛИ 10 и 11 соединены с входами полусумматора 12, выходы суммы и переноса которого соединены с первым и вторым суммирующими входами счетного блока 13, выход которого соединен с информационным выходом 17 порогового элемента» Вторые выходы накопителей 8.1-8.к и 5.1-5.р соединены с выходами элемента И 14, соединенного входом с выходом триггера 3, а выходом - с выходом 18 конца работы порогового элемента»

Пороговый элемент по п» 2 формулы изобретения содержит дополнительно элемент ИЛИ 15, входы которого соединены с выходом счетного блока 13 и третьими выходами накопителей, а выход - с информационным выходом 17 порогового элемента.

Многоканальный сканирующий мультиплексор 2 может быть выполнен как в известном устройстве - в виде Дп/2(р+к+1)£ разрядного распределителя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами 2(р+к+1) групп элементов И (2(р+к+1) - число каналов мультиплексора), вторые входы элементов И каждой группы являются группой информационных входов мультиплексора, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является соответствующим выходом мультиплексора (выходом соответствующего кана5 , 1637013 · 6

ла), тактовый вход распределителя импульсов является тактовым входом сканирующего мультиплексора, а выход последнего разряда распределителя им- $ пульсов является выходом останова сканирующего мультиплексора.

Многоканальный сканирующий мультиплексор может быть также выполнен в виде 2(р+к+1) регистров сдвига, 10 соединенных информационными входами с информационными входами сканирующего мультиплексора, тактовыми входами - с его тактовым входом, а выходами переноса - с информационными вы- 15 ходами сканирующего мультиплексора, инверсные выходы каждого регистра сдвига соединены е входами своего элемента И, а выходы последних - с входами элемента И, выход которого 20 является выходом останова сканирующего мультиплексора, входы разрешения записи регистров сдвига соединены с входом записи сканирующего мультиплексора. 25

Накопитель 5. ί (8.ί) в общем случае выполняется в виде реверсивного двоичного счетчика на 6&мин(31о8г (]п/1<[+1)[, <^а+1>1Х К=к+р+1

разрядов, имеющего суммирующий и вы- зо читающий счетные входы первого разряда, а также суммирующий счетный вход второго разряда, подключенный параллельно выходу переноса первого разряда в режиме суммирования (счетчик 19, фиг. 3) и являющийся вторым суммирующим входом накопителя. В исходном состоянии в накопитель записывается число ς 0. Прямые выходы разрядов счетчика с номерами, равны- ₄θ ми номерам единичных разрядов в двоичном представлении числа ς/, и инверсные выходы остальных разрядов соединены с входами элемента И, прямой выход которого является вторым ₄5 выходом накопителя, а инверсный - его первым выходом.

При выполнении порогового элемента в соответствии с фиг. 2 и п.2 формулы изобретения в накопителе либо выбирается ς;=2^ -а ^0, при этом третьим выходом накопителя является прямой выход старшего разряда счетчика 19, либо выходы счетчика 19 соединяются с входами блока формирования порога (прямые выходы разрядов счетчика), реализующего пороговую функцию с весами входов 2¹ и порогом

50

55

а'=а+д‘, где а - порог функции, реализуемой пороговым элементом.

Блок формирования порога может ι

быть выполнен следующим образом. ,

Пусть двоичное представление а' имеет вид

а' =

ι=1

Пусть ¢(, =0(_г=.» .=СХр_,=О, аО/θ =1. Входы блока, начиная с е-го и до д-го, такие, что =#£₊₁=.. .=0^=1, а0^_4<=0, соединены с входами элемента И, выход которого, а также входы блока, начиная с (.1+1)-го и до ΐ-го, такие, что0^ _{+ 1} = 6(^^0 ».=0^=0, а ¢(( + ( =1, соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого, а также входы блока, начиная с (г+1)-’.о и до 1-го, такие, чтоо('₍₄₍ = . °=0ίθ = 1,

а0(^₊₁ =0, соединены с входами элемента И, выход которого, а также входы блока, начиная с (1+1)-го и кончая входом с номером 6, такие,что

=(У{₄£·«+ соединены с входами элемента ИЛИ, и т.д. до объединения всех входов блока формирования порога (прямых выходов счетчика 19). Если.0(^ = 1, последним является элемент И, еслиС/ц=0, последним является элемент ИЛИ. В чаΪ Λ Р

стном случае при а =2 блок формирования порога выполняется в виде элемента ИЛИ, соединенного входами с входами блока от (р+1)-го и до ϋ-го. δ частном случае О/, = {У₂=.. .=0^,=0, а О(р = йр₄,= » о · =0((4= 1, блок формирования порога выполняется в виде элемента И, соединенного входами с входами блока от р-го до и-го. При а =2^Ц“' .блок формирования порога выполняется в виде линии связи с его и-го входа на выход.

Блок формирования порога может иметь также любую из известных схемных реализаций.

Счетный блок 13 выполняется в виде суммирующего счетчика на I ϊ ь/]1о8£(^а+1)Е разрядов. Он может иметь любую из известных схемных реализаций счетчика. Отличием используемого счетчика является наличие второго счетного входа, подключаемого к счетному входу второго разряда счетчика параллельно переносу из первого разряда. Такой счетчик может быть выполнен, например, на ^-триггерах, соединенных последовательно, причем

1637013 8

выход переноса каждого триггера соединен со счетным входом следующего триггера, выход переноса первого триггера соединен со счетным входом второго триггера через элемент ИЛИ, ³ второй вход которого является вторым счетным входом счетного блока.

В исходном состоянии в счетчик записан код числа При выборе |д

4=2^ -а прямой выход старшего разряда счетчика является выходом счетного узла. В противном случае прямые выходы счетчика соединяются с входа·⁴" ми блока формирования порога, равного ς+а, реализуемого в описанном порядке, выход которого и является выходом счетного блока.

Триггер 3 как и в известном устройстве выполняется в виде К8-триг- 20 гера при реализации многоканального сканирующего мультиплексора на регистрах сдвига или при его реализации на распределителе импульсов, когда импульс на выходе останода синхрони- 25 зирован с паузой между тактовыми импульсами, либо в виде счетного триггера, когда многоканальный сканирующий мультиплексор выполнен на распределителе импульсов, а импульс на вы- 30 ходе останова синхронизирован с тактовым импульсом.

Функционирование порогового элемента происходит следующим образом

(фиг. 1). 35

В исходном состоянии многоканальный сканирующий мультиплексор 2, счетный блок 13, накопители 5, 8 и триггер 3 сброшены. При этом на выходе триггера нулевой сигнал, блоки-, дд рующий прохождение тактовых импульсов через элементы И 6, 9. При выполне нии сканирующего мультиплексора 2 на регистрах сдвига входной код с входных информационных шин 16 записан в 45 регистры сдвига.

При поступлении тактовых импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов на тактовый вход многоканального сканирующего мультиплексора 2 50

последний преобразует параллельный код, подаваемый на группу входных информационных шин 16„ί (входы ί-го канала многоканального сканирующего мультиплексора 2), в последовательность $5 импульсов на его ί-м выходе (выходе ί-го канала). Причем за время работы : мультиплексора 2 на его ί-м выходе формируется число импульсов, равное

числу единичных сигналов на группе ₍ входных информационных шин 16, ί.

Импульсы с выходов ί и (ρ+ί) сканирующего мультиплексора 2 поступают на входы полусумматора 4.ϊ (ί=1,

2,..·,ρ), с выходов (2р+д) и (2р+к+з) на входы полусумматора 7.3, а с выходов 2(р+к)+1 и 2(р+к+1) на входы элементов ИЛИ 10 и 11 соответственно, а с их выходов - на входы полусумматора 12.

Если импульс поступает на один из входов полусумматора 4.ί, 7.д, 12, это вызывает импульс на его выходе суммы, поступающий на первый счетный вход накопителя 5.1, 8.3 и счетного блока 13 соответственно, к содержимому которых при этом прибавляется единица. Если импульсы поступают на оба входа полусумматора 4„ΐ, 7.з, 12, это вызывает импульс на его выходе переноса, поступающий на второй суммирующий счетный вход накопителя 5.1, 8.3 и счетного блока 13 соответственно, к содержимому которых при этом прибавляется число 2.

Если за время работы сканирующего мультиплексора 2 на входы полусумматора 12 поступает а или а+1 импульсов, то на выходе счетного блока 13 формируется единичный сигнал, поступающий на информационный выход 17 порогового элемента, являющийся результатом работы и одновременно свидетельствующий об окончании цикла работы. Результат снимается с выхода 17 счетного блока 13.

Если за время работы сканирующего мультиплексора 2 в счетном блоке 13 не произойдет накопление требуемого числа импульсов, то работа продолжается в описанном порядке до опроса всех входных информационных шин 16, для чего требуется ^п/2‘(р+к+1 )£ тактов, где п - разрядность входного кода. При этом по окончании работы многоканального сканирующего мультиплексора 2 он самоблокируется и далее импульсов на своих информационных выходах не формирует. При этом на его выходе останова формируется импульс, переключающий триггер 3 (в паузу между тактовыми импульсами). При этом на выходе триггера 3 появляется единичный сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов через элементы И 6, 9.

1637013

9

Далее происходит процесс последовательного пересчета содержимого накопителей первой группы 5 и второй группы 8 в счетный блок 13, причем $ процесс в обоих группах осуществляется одновременно„

Пусть 5.ΐ (8?) - наименьший номер накопителя первой (второй) группы, в который записан код, отличный от ис- Ю ходного Ч,*(ор., т.е» за время работы многоканального сканирующего мультиплексора 2 на его счетные входы поступили импульсы, при этом на его первом выходе, соединенном с входом эле- 15 мента И 6.1 (9.^), единичный сигнал, а на втором, соединенном с входами элементов И 6.(1+1)-6.р((9.(з+1)-9»к)) нулевой, запрещающий прохождение тактовых импульсов на их выходы. Та- 20 ким образом, на всех входах элемента И 6.1 (9.^), соединенных с вторыми выходами накопителей 5.1-5.(1-1), 8,,18.(^-1), имеются единичные сигналы.

В результате тактовые импульсы прохо- 25 дят через элемент И 6.ί (9.^) на¹ вход элемента ИЛИ 11 (10). Работа продолжается таким образом до возвращения накопителя 5.1 (8.3) в исходное состояние. При этом на его 30 первом выходе появляется нулевой сигнал, запрещающий дальнейшее прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 6.1 (9.3), а на втором выходе - единичный сигнал, разрешаю- 35 щий прохождение тактовых импульсов на выходы элементов И 6.(ί+1)-6.ρ (9.(з+1)“9.к). Далее аналогичным образом осуществляется пересчет содержимого накопителей 5.(ί+1)-5.ρ(8.(3+ до +1)-8.к) в счетный блок 13.

Импульсы с выходов элементов ИЛИ 10 и 11 поступают на входы полусумматоров 12. До обнуления накопителей одной из групп импульсы поступают д5 на оба входа полусумматора, что вызывает импульсы на его выходе переноса, поступающие на второй суммирующий счетный вход счетного блока 13, к содержимому которого при этом каж|дый раз прибавляется число 2. При обнулении всех накопителей одной из групп импульсы начинают поступать только на один из входов полусумматора 12, что вызывает импульсы на ^его55 выходе суммы, поступающие на первый суммирующий счетный вход счетного блока 13, к содержимому которого каждый раз прибавляется единица.

10

η

При х · а работа продолжается .А=,1

в описанном порядке до накопления в счетном блоке кода числа ьа+ς, при этом на его выходе, соединенном с информационным выходом 17 порогового элемента, появляется единичный сигнал, свидетельствующий об окончании цикла работы и являющийся результатом.

П

При х-га работа продолжается 1=1 ’

в описанном порядке до возвращения в исходное состояние всех накопителей 5 и 8 обоих групп. При этом на их вторых выходах появляются единичные сигналы, что вызывает единичный сиг- , нал на выходе элемента И 14, соединенном с выходом 18 конца работы порогового элемента, свидетельствующий об окончании цикла работы. Результат работы снимается с выхода 17 счетного блока 13 (нулевой сигнал).

П

Таким образом, при х · ь а на ;=1

выходе порогового элемента формируется единичный сигнал, в противном случае - нулевой.

В случае порогового элемента по п. 2 формулы изобретения работа его осуществляется в том же порядке.

Разница заключается в том, что при накоплении в любом из накопителей 8„з кода числа а+ς ; на его третьем выходе появляется единичный сигнал, поступающий на вход элемента ИЛИ 15 и вызывающий на его выходе, являющемся информационным выходом порогового элемента 17, единичный сигнал, свидетельствующий об окончании цикла работы и являющийся результатом работы порогового элемента.

| Работа порогового элемента оканчивается при появлении единичного сигнала на одном из выходов 17 или 18. Результат снимается с информационного выхода 17 порогового элемента.

Таким образом, на выходе порогового элемента формируется единичный сигнал, если на его входы подано число единичных сигналов, большее или равное порогу, в противном случае на выходе порогового элемента формируется нулевой сигнал.

1637013

Пороговый элемент обеспечивает повышение быстродействия. Он может использоваться и для реализации пороговых функций с единичными положительными и отрицательными весами, . для этого на входные информационные шины единичного отрицательного веса подается инверсный входной сигнал, а значение порога принимается равным а+п_, где п_- число входных информационных шин единичного отрицательного веса.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Пороговый элемент, содержащий многоканальный сканирующий мультиплексор, соединенный тактовым входом с выходом генератора тактовых импульсов, информационными входами - с входными информационными шинами, 2(р+к)+

   +1 —м информационным выходом - с (р+1)-м входом первого элемента ИЛИ, 2(р+к+1)-м выходом - с (к+1)-входом второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с входами формирователя счетных импульсов, соединенного выходами со счетными входами счетного блока, выход которого является информационным выходом порогового элемента, ί-й накопитель первой группы (ί=1,2,...,р) соединен первым выходом с входом ί-го элемента И первой группы, выход которого соединен с ϊ-м входом первого элемента ИЛИ и вычитающим входом ί-го накопителя первой группы, а входы - с выходом генератора тактовых импульсов, триггера и вторыми выходами накопителей первой группы от первого до (ί-Ό-го для ί>1, л~й накопитель второй группы (^=1,2,...,к)

   соединен первым выходом с входом 5-го элемента И второй группы, выход которого соединен с з~м входом второ5 го элемента ИЛИ и вычитающим входом 3~го накопителя второй группы, а входы - с выходом генератора тактовых импульсов, выходом триггера и вторыми выходами накопителей второй группы

   Ю от первого до (^-1)-го для 3>1, вторые выходы накопителей первой и второй групп соединены с входами Элемента И, выход которого соединен с выходом "Окончание работы" порогового эле

   15 мента, а вход - с выходом триггера, соединенного входом с выходом останова многоканального сканирующего мультиплексора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродей

   20 ствия, формирователь счетных импуль — сов выполнен в виде полусумматора и введены две группы полусумматоров, причем ί-й полусумматор первой группы соединен входами с ί-м и (ρ+ΐ)-Μ

   25 информационными выходами сканирующего мультиплексора, а выходами суммы и переноса - с первым и вторым суммирующими входами ί-го накопителя первой группы, входы з-го полусумматора вто30 рой группы соединены с (2р+^)-м и (2р+к+з)-м выходами многоканального сканирующего мультиплексора, а выходы суммы и переноса - с первым и вторым суммирующими входами з~го иакопи35 теля второй группы.
2. 2. Элемент по п. ^отличающийся тем, что, с целью повыше ния быстродействия, введен третий элемент ИЛИ, соединенный входами с выходом счетного блока и третьими выходами накопителей первой и второй групп, а выходом - с информационным выходом порогового элемента.

   1637013

   1637013