RU2020555C1

RU2020555C1 - Multifunctional logic module

Info

Publication number: RU2020555C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Поддубный
Original assignee: Российский институт радионавигации и времени
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: automation and computer technology. SUBSTANCE: device uses eight data inputs, five tuning inputs, fourteen AND gates, five OR gates and an output. When signals of tuning belonging to set {0.1} are applied, the device implements all irreversible logic formulas of eight variables. EFFECT: enhanced functional abilities owing to implementation of irreversible logic formulas of eight variables. 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для реализации путем настройки всех бесповторных логических функций, представленных в ДНФ, от восьми и менее переменных при равной доступности прямых и инверсных входов источников информации и возможности перестановки входных переменных. The invention relates to automation and computer engineering and is intended to be implemented by tuning all non-repetitive logical functions represented in DNF from eight or less variables with equal access to direct and inverse inputs of information sources and the possibility of rearranging input variables.

Известны многофункциональные логические модули, которые реализуют все бесповторные логические функции от семи и менее переменных, представленных в ДНФ. Multifunctional logic modules are known that implement all non-repetitive logical functions of seven or less variables represented in DNF.

Недостатком модулей является большая сложность. The disadvantage of the modules is the great complexity.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является многофункциональный логический модуль, содержащий элементы И, ИЛИ, НЕ, который позволяет реализовать все бесповторные логические функции, представленные в ДНФ, от семи и менее переменных. Closest to the invention, the technical solution is a multifunctional logic module containing AND, OR, NOT elements, which allows you to implement all the unique logic functions presented in the DNF, from seven or less variables.

Недостатком модуля являются ограниченные функциональные возможности. The disadvantage of the module is limited functionality.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей модуля за счет реализации бесповторных логических формул от восьми и менее переменных. The aim of the invention is to expand the functionality of the module through the implementation of unique logic formulas of eight or less variables.

Цель достигается тем, что в модуль, содержащий девять элементов И и три элемента ИЛИ, причем первый и второй информационные входы модуля соединены с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами первого элемента ИЛИ и второго элемента И, вторые входы которых соединены с первым настроечным входом модуля, второй настроечный вход которого соединен с первыми входами второго элемента ИЛИ и третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго элемента И и выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим настроечным входом модуля, третий и четвертый информационные входы которого соединены с первым и вторым входами пятого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый информационный вход модуля соединен с первым инверсным входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым настроечным входом модуля, пятый информационный вход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, второй вход и инверсный выход которого соединены соответственно с третьим информационным входом модуля и первым входом восьмого элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с третьим настроечным входом модуля и четвертым входом третьего элемента ИЛИ, пятый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход девятого элемента И соединен с шестым информационным входом модуля, седьмой информационный вход которого соединен с вторым инверсным входом четвертого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ является выходом модуля, введены четвертый и пятый элементы ИЛИ и с десятого по четырнадцатый элементы И, причем пятый информационный вход модуля соединен с первым входом десятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и выходом пятого элемента И, третий настроечный вход модуля соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и одиннадцатого элемента И, вторые входы которых соединены с выходом двенадцатого элемента И, первый и второй входы которого соединены с седьмым и восьмым информационными входами модуля, четвертый настроечный вход которого соединен с третьими входами четвертого и восьмого элемента И, четвертый инверсный вход которого соединен с пятым с пятым настроечным входом модуля и первыми входами пятого элемента ИЛИ и тринадцатого элемента И, выходы которых соединены соответственно с третьим входом десятого элемента И и шестым входом третьего элемента ИЛИ, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно с выходами десятого и одиннадцатого элементов И, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым входом девятого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами пятого элемента ИЛИ и тринадцатого элемента И, третий и пятый настроечные входы модуля соединены с первым и вторым входами четырнадцатого элемента И, инверсный вход которого соединен с третьим входом шестого элемента И. The goal is achieved in that in a module containing nine AND elements and three OR elements, the first and second information inputs of the module connected to the first and second inputs of the first AND element, the output of which is connected to the first inputs of the first OR element and the second AND element, the second inputs which are connected to the first tuning input of the module, the second tuning input of which is connected to the first inputs of the second OR element and the third AND element, whose output is connected to the first input of the third OR element, the second and third inputs of which are connected respectively with the output of the second AND element and the output of the fourth AND element, the first input of which is connected to the third training input of the module, the third and fourth information inputs of which are connected to the first and second inputs of the fifth AND element, the third input of which is connected to the output of the first OR element, the first the information input of the module is connected to the first inverse input of the sixth element And, the second input of which is connected to the fourth tuning input of the module, the fifth information input of which is connected to the first input of the element And, the second input and inverse output of which are connected respectively to the third information input of the module and the first input of the eighth element And, the second input and output of which are connected respectively to the third tuning input of the module and the fourth input of the third OR element, the fifth input of which is connected to the output of the sixth element And, the first input of the ninth element And is connected to the sixth information input of the module, the seventh information input of which is connected to the second inverse input of the fourth element And, the output of the third The OR element is the output of the module, the fourth and fifth elements OR and the tenth to fourteenth AND elements are introduced, and the fifth information input of the module is connected to the first input of the tenth AND element, the second input of which is connected to the output of the second OR element, the second input of which is connected to the second input the third element And and the output of the fifth element And, the third training input of the module is connected to the first inputs of the fourth element OR and the eleventh element And, the second inputs of which are connected to the output of the twelfth element And, the first and the second inputs of which are connected to the seventh and eighth information inputs of the module, the fourth tuning input of which is connected to the third inputs of the fourth and eighth element And, the fourth inverse input of which is connected to the fifth and fifth tuning input of the module and the first inputs of the fifth OR element and the thirteenth AND element, the outputs of which are connected respectively with the third input of the tenth element AND and the sixth input of the third element OR, the seventh and eighth inputs of which are connected respectively with the outputs of the tenth and eleven of the AND elements, the output of the fourth OR element is connected to the second input of the ninth AND element, the output of which is connected to the second inputs of the fifth OR element and the thirteenth AND element, the third and fifth tuning inputs of the module are connected to the first and second inputs of the fourteenth AND element, whose inverse input is connected with the third input of the sixth element I.

На чертеже изображена схема модуля. The drawing shows a diagram of the module.

Модуль содержит информационные входы 1...8, настроечные входы 9-13, элементы И 14-25, элементы ИЛИ 26-30, элементы И-НЕ 31 и 32, выход 33. The module contains information inputs 1 ... 8, tuning inputs 9-13, elements AND 14-25, elements OR 26-30, elements NAND 31 and 32, output 33.

Информационные входы 1 и 2 подключены к входам элемента И 14, выход которого соединен с первыми входами элементов И 18 и ИЛИ 26, вторые входы которых соединены с настроечными входами 9. Информационные входы 3 и 4 подключены к входам элемента И 21, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 26. Выход элемента И 21 соединен с первыми входами элементов И 23 и ИЛИ 28, вторые входы которых соединены с настроечным входом 10. Информационный вход 5 подключен к первому входу элемента И 25, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 28, а третий вход - с выходом элемента ИЛИ 29. Информационный вход 6 подключен к первому входу элемента И 22, выход которого соединен с первыми входами элементов И 24 и ИЛИ 29, вторые входы которых соединены с настроечным входом 11. Информационные входы 7 и 8 подключены к входам элемента И 15, выход которого соединен с первыми входами элементов И 19 и ИЛИ 27, вторые входы которых соединены с настроечным входом 12. Выход элемента ИЛИ 27 соединен с вторым входом элемента И 22. Информационные входы 3 и 5 подключены к входам элемента И-НЕ 31, выход которого соединен с первым входом элемента И 17, второй вход которого соединен с настроечным входом 12, третий вход - с настроечным входом 13. Настроечный вход 11 соединен с инверсным входом элемента И 17. Информационный вход 8 соединен с инверсным входом элемента И 16, второй и третий входы которого соединены соответственно с настроечными входами 12 и 13. Настроечные входы 11 и 12 соединены с входами элемента И-НЕ 32, выход которого соединен с первыми входами элемента И 20, второй вход которого соединен с настоечным входом 13, а инверсный вход - с информационным входом 1. Выходы элементов И 16-25 соединены соответственно с входами элемента ИЛИ 30, выход которого подключен к выходу 33 модуля. Information inputs 1 and 2 are connected to the inputs of the AND 14 element, the output of which is connected to the first inputs of the AND 18 and OR 26 elements, the second inputs of which are connected to the tuning inputs 9. Information inputs 3 and 4 are connected to the inputs of the And 21 element, the third input of which is connected with the output of the OR element 26. The output of the And 21 element is connected to the first inputs of the And 23 and OR 28 elements, the second inputs of which are connected to the tuning input 10. Information input 5 is connected to the first input of the And 25 element, the second input of which is connected to the output of the OR element 28 and the third entry - with the output of the OR element 29. Information input 6 is connected to the first input of the And 22 element, the output of which is connected to the first inputs of the And 24 and OR 29 elements, the second inputs of which are connected to the tuning input 11. The information inputs 7 and 8 are connected to the inputs of the And element 15, the output of which is connected to the first inputs of the elements AND 19 and OR 27, the second inputs of which are connected to the tuning input 12. The output of the element OR 27 is connected to the second input of the element And 22. Information inputs 3 and 5 are connected to the inputs of the element AND-NOT 31, whose output is connected to the first input element And 17, the second input of which is connected to the tuning input 12, the third input is connected to the tuning input 13. The tuning input 11 is connected to the inverse input of the element And 17. The information input 8 is connected to the inverse input of the element And 16, the second and third inputs of which are connected respectively with the tuning inputs 12 and 13. The tuning inputs 11 and 12 are connected to the inputs of the AND-NOT 32 element, the output of which is connected to the first inputs of the And 20 element, the second input of which is connected to the tuning input 13, and the inverse input to the information input 1. Outputs elements and 16-25 are connected respectively to the inputs of the element OR 30, the output of which is connected to the output 33 of the module.

Структура модуля описывается булевой функцией тринадцати переменных:
F(Z₁...Z₁₃)=Z₁·Z₂·Z₉+(Z₁·Z₂+Z₉)Z₃·Z₄·Z₁₀+Z₇·Z₈·Z₁₂+
+(Z₇·Z₈+Z₁₂)·Z₆·Z₁₁+((Z₁·Z₂+Z₉)·Z₃·Z₄+Z₁₀)((Z₇·Z₈+Z₁₂)·Z₆+ Z₁₁)·Z₅+

Z₁₃+

Z₁₂·Z₁₃+

Z₁₂·Z₁₃, причем переменные Z₁-Z₈ подаются соответственно на входы 1-8 и являются информационными, переменные Z₉-Z₁₃ подаются соответственно на входы 9-13 и являются настроечными.The structure of the module is described by the Boolean function of thirteen variables:
F (Z ₁ ... Z ₁₃ ) = Z ₁ Z ₂ Z ₉ + (Z ₁ Z ₂ + Z ₉ ) Z ₃ Z ₄ Z ₁₀ + Z ₇ Z ₈ Z ₁₂ +
+ (Z ₇ · Z ₈ + Z ₁₂ ) · Z ₆ · Z ₁₁ + ((Z ₁ · Z ₂ + Z ₉ ) · Z ₃ · Z ₄ + Z ₁₀ ) ((Z ₇ · Z ₈ + Z ₁₂ ) Z ₆ + Z ₁₁ ) Z ₅ +

Z ₁₃ +

Z ₁₂ Z ₁₃ +

Z ₁₂ · Z ₁₃ , and the variables Z ₁ -Z ₈ are fed respectively to the inputs 1-8 and are informational, the variables Z ₉ -Z ₁₃ are fed respectively to the inputs 9-13 and are tuning.

Работа устройства для различных режимов настройки при реализации всех 22 представителей типов бесповторных логических функций, представленных в ДНФ, от восьми переменных приведена в таблице. The operation of the device for various tuning modes when implementing all 22 representatives of the types of non-repeating logical functions presented in the DNF, of eight variables is shown in the table.

Рассмотрим работу модуля на конкретном примере. Пусть требуется реализовать бесповторную логическую функцию
F(X₁. . .X₈)=X₁X₂+X

+X

. Тип F(X₁...X₈) находится в таблице под номером 10 имеет вид 4+2+2. В соответствии с таблицей на настроечные входы модуля подаются сигналы X_i(i = 1, 2, ...8) следующим образом: на информационный вход 1 сигнал Х₅, на информационный вход 2 сигнал

, на информационный вход 3 сигнал

, на информационный вход 4 сигнал

, на информационный вход 5 сигнал Х₁, на информационный вход 6 сигнал Х₂, на информационный вход 7 сигнал Х₃, на информационный вход 8 сигнал

.Consider the operation of the module on a specific example. Suppose you want to implement a unique logic function
F (X ₁ .. X ₈ ) = X ₁ X ₂ + X

+ X

. Type F (X ₁ ... X ₈ ) is in the table under number 10 and has the form 4 + 2 + 2. In accordance with the table, the signals X _i (i = 1, 2, ... 8) are sent to the configuration inputs of the module as follows: to the information input 1 signal X ₅ , to the information input 2 signal

, to the information input 3 signal

, to the information input 4 signal

, to information input 5 signal X ₁ , to information input 6 signal X ₂ , to information input 7 signal X ₃ , to information input 8 signal

.

Тогда на выходе 33 модуля получается заданная функция
F(X₁...X₈)=X₁X₂+X

+X

.Then, at the output of module 33, a given function is obtained
F (X ₁ ... X ₈ ) = X ₁ X ₂ + X

+ X

.

Аналогично может быть реализована любая бесповторная логическая функция, представленная в ДНФ, от восьми и менее переменных. Similarly, any nonrepeatable logical function represented in the DNF of eight or less variables can be implemented.

Технико-экономический эффект от применения изобретения состоит в сокращении числа модулей, необходимых для реализации логических устройств систем промышленной автоматики и вычислительных систем. Сокращение числа модулей и соответственно межмодульных связей ведет к повышению надежности и экономичности систем, реализуемых на основе предлагаемого модуля, по сравнению с системами, реализуемыми на основе прототипа. The technical and economic effect of the application of the invention is to reduce the number of modules necessary for the implementation of the logical devices of industrial automation systems and computer systems. A reduction in the number of modules and, accordingly, intermodular communications leads to an increase in the reliability and economy of systems implemented on the basis of the proposed module, compared with systems implemented on the basis of the prototype.

Таким образом, многофункциональный логический модуль реализует путем простой настройки [0,1] все бесповторные логические функции, представленные в ДНФ, от восьми и менее переменных, что позволяет создавать на его основе более дешевые и надежные системы автоматики и вычислительной техники, чем на основе прототипа. Thus, a multifunctional logic module implements by simply configuring [0,1] all non-repetitive logical functions presented in DNF of eight or less variables, which allows you to create cheaper and more reliable automation and computer systems on its basis than on the basis of the prototype .

Claims

MULTI-FUNCTIONAL LOGIC MODULE containing nine AND elements and three OR elements, the first and second information inputs of the module connected to the first and second inputs of the first AND element, the output of which is connected to the first inputs of the first OR element and the second AND element, the second inputs of which are connected to the first the training input of the module, the second tuning input of which is connected to the first inputs of the second OR element and the third AND element, the output of which is connected to the first input of the third OR element, the second and third inputs of which the second are connected respectively to the output of the second AND element and the output of the fourth AND element, the first input of which is connected to the third tuning input of the module, the third and fourth information inputs of which are connected to the first and second inputs of the fifth AND element, the third input of which is connected to the output of the first OR element, the first information input of the module is connected to the first inverse input of the sixth element And, the second input of which is connected to the fourth tuning input of the module, the fifth information input of which is connected to the first input m of the seventh AND element, whose second input and inverse output are connected respectively to the third information input of the module and the first input of the eighth AND element, the second input and output of which are connected respectively to the third tuning input of the module and the fourth input of the third OR element, the fifth input of which is connected to the output of the sixth element And, the first input of the ninth element And is connected to the sixth information input of the module, the seventh information input of which is connected to the second inverse input of the fourth element And, the third output its OR element is the output of the module, characterized in that, in order to expand the functionality by implementing the unique logical formulas of eight variables, it contains the fourth and fifth OR elements and the tenth to fourteenth AND elements, and the fifth information input of the module is connected to the first input the tenth element And, the second input of which is connected to the output of the second element OR, the second input of which is connected to the second input of the third element And and the output of the fifth element And, the third tuning input of the module with it is single with the first inputs of the fourth OR element and the eleventh AND element, the second inputs of which are connected to the output of the twelfth AND element, the first and second inputs of which are connected to the seventh and eighth information inputs of the module, the fourth tuning input of which is connected to the third inputs of the fourth and eighth elements of AND, the fourth inverse input of which is connected to the fifth tuning input of the module and the first inputs of the fifth OR element and the thirteenth AND element, the outputs of which are connected respectively to the third input of ten of the AND element and the sixth input of the third OR element, the seventh and eighth inputs of which are connected respectively to the outputs of the tenth and eleventh AND elements, the output of the fourth OR element is connected to the second input of the ninth AND element, the output of which is connected to the second inputs of the sixth OR element and the thirteenth AND element , the third and fifth tuning inputs of the module are connected to the first and second inputs of the fourteenth element And, the inverse output of which is connected to the third input of the sixth element I.