SU1647871A1 - Пороговый элемент - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области авто- магикм и вычислительной техники и может быть использовано при построении различных устройств обработки дискретной информации . Цель изобретени  - повышение быстродействи  - достигаетс  тем, что в пороговый элемент введены полусумматоры 4.1 - 4.р. Устройство также содержит генератор 1 тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, триггер 3, элемент ИЛИ 5, счетный блок б, накопители 7.1 - 7.р-1, элементы И 8.1 - 8.р-1, элемент И 9. элемент ИЛ И 10, входные информационные шины 11, информационный выход 12, выход 13 конца работы порогового элемента. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при построении различных устройств обработки дискретной информации .

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи .

На фиг. 1 изображена структурна  схема порогового элемента; на фиг. 2 - структурна  схема порогового элемента по п.2 формулы изобретени ; на фиг. 3 - схема накопител .

Пороговый элемент содержит генератор 1 тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, триггер 3, полусумматоры 4.1 - 4,р, элемент ИЛИ 5, счетный блок 6, накопители 7.1 - 7.р-1, элементы И 8.1 - 8.р-1, элемент И 9, элемент ИЛИ 10, входные информационные шины 11, информационный выход 12, выход 13 конца работы порогового элемента.

Многоканальный сканирующий мультиплексор 2 соединен тактовым входом с выходом генератора 1 тактовых импульсов,

информационными входами с входными информационными шинами 11, выходом останова - с входом триггера 3, i-м и (р + ij-м выходами (f 1,..., р) - с входами полусумматора 4.I. Выходы суммы и переноса полусумматора 4.J 0 1,2 р-1) соединены с

первым и вторым счетными входами накопител  7J, первый выход которого соединен с первым входом элемента И 8.J, соединенного входами с выходом генератора 1 тактовых импульсов 1, выходом триггера 3 и вторыми выходами накопителей 7.1 - 7J-1, а выходом с вычитающим входом накопител  7.J и j-м входом элемента ИЛИ 5, соединенного р-м входом с выходом суммы полусумматора 4.р, а выходом с первым счетным входом счетного блока б. Второй счетный вход последнего соединен с выходом переноса полусумматора 4.р, а выход - с информационным выходом 12 порогового элемента. Вторые выходы порогового элемента соединены с входами элемента И 9, соединенного входом с выходом триггера 3, а выходом с выходом 13 конца работы порогового элемента.

XI

00

XI

Пороговый элемент по п.2 формулы изобретени  содержит элемент ИЛИ 10, входы которого соединены с выходом счетного блока б и третьими выходами накопителей 7,1 - 7.р-1, а выход - с информационным выходом 12 порогового элемента.

Многоканальный сканирующий мультиплексор 2 может быть выполнен как в устройстве-прототипе в виде п/2р -разр д- ного распределител  импульсов, выходы которого соединены с первыми входами 2р групп элементов И (2р - число каналов мультиплексора ). Вторые входы элементов И каждой группы  вл ютс  группой информационных входов мультиплексора, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  соответствующим выходом мультиплексора (выходом соответствующего канала). Тактовый вход распределител  импульсов  вл етс  тактовым входом сканирующего мультиплексора, а выход последнего разр да распределител  импульсов  вл етс  выходом останова сканирующего мультиплексора.

Многоканальный сканирующий мультиплексор может быть также выполнен в виде 2р регистров сдвига, соединенных информационными входами с информационными входами сканирующего мультиплексора, тактовыми входами с его тактовым входом, а выходами переноса с информационными выходами сканирующего мультиплексора. Инверсные выходы каждого регистра сдви- га-соединены с входами своего элемента И, а выходы последних - с входами элемента И, выход которого  вл етс  выходом останова сканирующего мультиплексора. Входы разрешени  записи регистров сдвига соединены , с входом записи сканирующего мультиплексора.

Накопитель 7J в общем случае выполн етс  в виде реверсивного двоичного счетчика на- min( Jloga 1) ,11од2(а+ + 1) ) t разр дов, имеющего суммирующий и вычитающий счетные входы первого разр да, а также счетный вход второго разр да, подключенный параллельно выходу переноса первого разр да в режиме сум- мировани  и  вл ющийс  вторым суммирующим счетным входом накопител . В исходном состо нии в накопитель записываетс  число qi 0. Пр мые выходы разр дов счетчика с номерами, равными номерам единичных разр дов в двоичном представлении числа qi, и инверсные выходы остальных разр дов соединены с входами элемента И, пр мой выход которого  вл етс  вторым выходом накопител , а инверсный - его первым выходом (выходы 14 и 15 на фиг. 3).

При выполнении порогового элемента в соответствии с п.2 формулы изобретени 

либо выбираетс  qi - а, при этом третьим выходом накопител   вл етс  пр мой выход старшего разр да счетчика (см. выход 16 на фиг. 3), либо выходы счетчика соедин ютс  с входами блока форми0 ровани  порога (пр мые выходы разр дов счетчика), реализующего пороговую функцию с весами входов 21 и порогом а at +qi, где а - порог функции, реализуемой пороговым элементом.

5 Блок формировани  порога может быть выполнен следующим образом.

Пусть двоичное представление а име- ет вид

.

1

Пусть ... 0 , a oi 1. Входы блока, начина  с f-ro и до j-ro, такие, что at 034-1 5. . . aj 1, а

5 Щ +1 О соединены с входами элемента И, выход которого , а также входы блока, начина  с (J + 1)-го и до 1-го, такие, что а -ы щ 4- 2 ...- (% - 0, а «1 + 1 1, соединены с входами элемента

0 ИЛИ, выход которого, а также входы блока, начина  с (i + 1)-го и до t-ro, такие что ж +1 at 4- 2 ... с  1 , а cq +1 0, срединены с входами элемента И, выход которого, а также входы блока, начина  с

5 (I + 1)-Го и конча  входом с номером t, такие, что ... 0 , а #t + 1 1 , соединены с входами элемента ИЛИ, и так далее до объединени  всех

входов блока формировани  порога (пр - мых выходов счетчика). Если «и 1, последним  вл етс  элемент И, О, последним  вл етс  элемент ИЛИ. В частном случае при а 2Р блок формирова5 ни  порога выполн етс  в виде элемента ИЛИ, соединенного входами с входами блока от (р + 1)-го до и-го. В частном случае ,--сьр-1 0, + i..., блок формирова0 ни  порога выполн етс  в виде элемента И, соединенного входамис входами.блока от р-го дри-го. При а блок формировани  порога выполн етс  в виде линии св зи с его и-ro входа на выход,

5 Счетный блок 6 выполн етс  в виде суммирующего счетчика на /3 IfXfc (a 4-1) разр дов. Он может иметь любую из известных схемных реализаций счетчика. Отличием используемого счетчика  вл етс  наличие второго счетного входа, подключаемого к счетному входу второго разр да счетчика параллельно переносу из первого разр да. Такой счетчик может быть выполнен , например, на Tt-триггерах, соединенных последовательно, причем выход переноса каждого триггера соединен с входом переноса (счетным входом) следующего триггера, выход переноса первого триггера соединен с входом переноса (счетным входом ) второго триггера через элемент ИЛИ, второй вход которого  вл етс  вторым счетным входом счетного блока. 8 исходном состо нии в счетчик записан код числа q 0.

При выборе q 2 1 -а пр мой выход старшего разр да счетчика  вл етс  выходом счетного узла. В противном случае пр мые выходы счетчика соедин ютс  с входами блока формировани  порога, равного q + а, реализуемого в описанном выше пор дке, выход которого и  вл етс  выходом счетного блока.

Триггер 3, как и в устройстве-прототипе, выполн етс  в виде RS-триггера при реализации многоканального сканирующего мультиплексора на регистрах сдвига или при его реализации на распределителе импульсов , когда импульс на выходе останова синхронизирован с паузой между тактовыми импульсами, либо в виде счетного триггера , когда многоканальный сканирующий мультиплексор выполнен на распределителе импульсов, а импульс на выходе останова синхронизирован с тактовым импульсом.

Функционирует предлагаемый пороговый элемент следующим образом.

В исходном состо нии многоканальный сканирующий мультиплексор 2, счетный блок 6, накопители 7 и триггер 3 сброшены. При этом на выходе триггера находитс  нулевой сигнал, блокирующий прохождение тактовых импульсов через элементы И 8. При выполнении сканирующего мультиплексора 2 на регистрах сдвига входной код с входных информационных шин 11 записан в регистры сдвига.

При поступлении тактовых импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов на тактовый вход многоканального сканирующего мультиплексора 2 последний преобразует параллельный код, подаваемый на группу входных информационных шин 11.1 (входы 1-го канала сканирующего мультиплексора 2), в последовательность импульсов на его 1-м выходе (выходе (-го канала). Причем за врем  работы мультиплексора 2 на его 1-м выходе формируетс  число импульсов , равное числу единичных сигналов на группе входных информационных шин 11.1.

Импульсы с 1-го и (р + выходов сканирующего мультиплексора 2 поступают на входы полусумматора 4.1. Если импульс поступает на один его вход, это вызывает им- 5 пульс на его выходе суммы, соединенном с первым счетным входом накопител  7.1, при Кр и первым счетным входом накопител  счетного блока 6 через элемент ИЛИ 5 при I р, к содержимому которых при этом при10 бавл етс  единица. Если импульс поступает на оба входа полусумматора 4.I, это вызывает импульс на его выходе переноса, соединенном с вторым суммирующим счетным входом накопител  7.I при р и счетного

5 блока 6 при I р, к содержимому которых при этом прибавл етс  число два.

Если за врем  работы сканирующего мультиплексора 2 на входы полусумматора 4.р поступает не менее а импульсов, то на

0 выходе счетного блока 6 формируетс  единичный сигнал, поступающий на выход 12 порогового элемента,  вл ющийс  результатом работы и одновременно свидетельст- вующий об окончании цикла работы.

5 Результат снимаетс  с выхода 12 счетного блока 6. Если за врем  работы сканирующего мультиплексора 2 в счетном блоке 6 не происходит накопление требуемого числа импульсов, то работа продолжаетс  в опи0 санном выше пор дке до опроса всех входных информационных шин, дл  чего потребуетс  }п/2р тактов, где п - разр дность входного кода. При этом по окончании работы многоканального сканирующего

5 мультиплексора 2 он самоблокируетс  и далее на своих информационных выходах импульсов не формирует. При этом на его выходе останова формируетс  импульс, пе реключающий триггер 3 (в паузу между так0 товыми импульсами). При этом на выходе триггера 3 по вл етс  единичный сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов через элементы И 8.

Далее происходит процесс последо5 вательного пересчета содержимого накопителей 7 в счетный блок 6. Пусть 7.1 - наименьший номер накопител , в который записан код, отличный от исходного qi, т.е. за врем  работы многоканального сканиру0 ющего мультиплексора 2 на его счетные входы поступают импульсы, при этом на его первом выходе, соединенном с входом элемента И 8, находитс  единичный сигнал, а на втором, соединенном с входами элемен5 тов И 8.1+1 - 8.р-1, - нулевой, запрещающий прохождение тактовых импульсов на их выходы . Таким образом, на всех входах элемента И 8.I, соединенных с вторыми выходами накопителей 7.1-7.1-1, имеютс  единичные сигналы. В результате тактовые

импульсы проход т через элемент И 8.I на вычитающий счетный вход накопител  7.1, от содержимого которого при этом вычитаетс  единица, и через элемент ИЛИ 5 на счетный вход (первый) счетного блока 6, к содержимого которого при этом прибавл етс  единица. Работа продолжаетс  таким образом до возвращени  накопител  7. в исходное состо ние. При этом на его первом выходе по вл етс  нулевой сигнал, запрещающий дальнейшее прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 8.1, а на втором выходе - единичный сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на выходы элементов И 8.1+1 - 8.р-1. Далее аналогично осуществл етс  пересчет содержимого накопителей 7.I+ 1 - 7.р-1 в счетный блок 6.

п

Если Ј xi - а 1 то в некоторый момент

i 1

времени в счетчике счетного блока будет записан код числа q + а, где q - код числа исходного состо ни  счетчика счетного блока 6. При этом на выходе счетного блока б по вл етс  единичный сигнал, поступающий на выход 12 порогового элемента ,  вл ющийс  результатом работы и свидетельствующий об окончании цикла работы .

Если Ј xi а , то по окончании переi 1

счета содержимого всех накопителей 7 в счетный блок 6 на их вторых выходах оказываютс  единичные сигналы, свидетельствующие об их возвращении в исходное состо ние, что вызывает единичный сигнал на выходе элемента И 9, свидетельствующий об окончании цикла работы и поступающий на выход 13 конца работы порогового элемента.

При этом с выхода 12 порогового элемента снимаетс  нулевой выходной сигнал.

п

Таким образом, при Ј xi а на выходе i 1

порогового элемента формируетс  единичный сигнал, а в противном случае - нулевой.

В случае устройства по п.2 формулы изобретени , работа порогового элемента осуществл етс  в том же пор дке, что и описанный выше.

Разница заключаетс  в том, что при поступлении на входы некоторого полусумматора 4.1 числа импульсов, равного порогу а или а + 1, в счетчике накопител  7.I будет записан код соответствующего числа, что вызывает единичный сигнал на его третьем выходе, поступающий на вход элемента ИЛИ 10, что вызывает на его выходе

12,  вл ющемс  информационным выходом порогового элемента, единичный сигнал,  вл ющийс  результатом работы и свидетельствующий об окончании цикла работы.

Работа порогового элемента оканчиваетс  при по влении единичного сигнала на одном из выходов 12 или 13. Результат снимаетс  с информационного выхода 12 порогового элемента.

0 Таким образом, на выходе порогового элемента формируетс  единичный сигнал, если на его входы подано число единичных сигналов большее или равное порогу, в противном случае на выходе порогового эле5 мента формируетс  нулевой сигнал.

Пороговый элемент обеспечивает повышение быстродействи .

Claims (2)

1.Пороговый элемент, содержащий 0 многоканальный сканирующий мультиплексор , соединенный тактовым входом с выходом генератора тактовых импульсов, информационными входами с входными информационными шинами, выходом остано5 ва с входом триггера, элемент ИЛИ, соединенный выходом со счетным входом счетного блока, выход которого  вл етс  информационным выходом порогового элемента , р-1 накопителей и р элементов И,

0 первый выход 1-го накопител  соединен с входом 1-го элемента И, выход которого соединен с i-м входом элемента ИЛИ и вычитающим входом 1-го накопител , а входы - с выходом генератора тактовых импульсов,

5 триггера и вторыми выходами накопителей от первого до (М)-го, вторые выходы накопителей соединены с входами элемента И, выход которого соединен с выходом Окончание работы порогового элемента, а вход 0 с выходом триггера, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены р-1 полусумматоров, причем входы 1-го полусумматора соединены с i-м и (р+1)-м информационными выхода5 ми многоканального сканирующего

мультиплексора (1 1,2р), выход суммы

р-го полусумматора соединен с входом элемента ИЛИ, а выход переноса - с вторым суммирующим входом счетного блока,вы0 ходы суммы и переноса j-ro полусумматора 0 1- 2 .... р-1) соединены с первым и вторым суммирующими входами j-ro накопител .

2.Элемент по п. 1,отличающийс  5 тем, что, с целью повышени  быстродействи , третьи выходы накопителей соединены с входами второго элемента ИЛИ, соединенного входом с выходом счетного блока, а выходом с информационным выходом порогового элемента.

j/J j

1

Јj