L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий

ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ

НазваниеЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ
Разработчик (Авторы)Хорошевский Виктор Гаврилович, Шидловский Станислав Викторович, Сырямкин Владимир Иванович, Шидловский Виктор Станиславович
Вид объекта патентного праваПолезная модель
Регистрационный номер 106769
Дата регистрации15.02.2011
ПравообладательГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ)
Область применения (класс МПК)G06F 7/00 (2006.01)

Описание изобретения

Ячейка однородной среды, предназначенная для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные (в том числе любые скобочные) нормальные формулы из h букв, а также булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них, содержащая 4 элемента ИЛИ и 6 элементов И, причем первый информационный вход ячейки соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И и инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым прямым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен со вторым прямым входом четвертого элемента И, инверсный вход которого соединен с третьим настроечным входом ячейки, первый выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй выход которой соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, первый прямой вход которого соединен со вторым информационным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен со вторым прямым входом третьего элемента ИЛИ, со вторым прямым входом третьего элемента И, со вторым прямым входом четвертого элемента ИЛИ и с третьим прямым входом второго элемента И, второй прямой вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, первым прямым входом третьего элемента И, первым прямым входом третьего элемента ИЛИ и вторым настроечным входом ячейки, третий информационный вход ячейки соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с третьим настроечным входом ячейки, с инверсным входом четвертого элемента И, с третьим прямым входом шестого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, второй прямой вход шестого элемента И соединен со вторым входом второго элемента И, первым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, первым прямым входом третьего элемента И, первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым настроечным входом ячейки, первый настроечный вход которой соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И, инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, первым входом второго элемента И, инверсным входом шестого элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента И, с вторым информационным входом ячейки, отличающаяся тем, что в нее введены пять дополнительных элементов И и один элемент ИЛИ, причем инверсный вход седьмого элемента И соединен с первым входом девятого элемента И, вторым входом десятого элемента И, третьим входом одиннадцатого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с вторым входом девятого элемента И, инверсным входом десятого элемента И, инверсным входом одиннадцатого элемента И, выход которого соединен с пятым входом пятого элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И, третьим входом девятого элемента И, с первым настроечным входом ячейки, с инверсным входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, прямой вход которого соединен с прямым входом шестого элемента И, первым входом одиннадцатого элемента И, четвертым информационным входом ячейки, с четвертым входом девятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом ячейки, второй информационный вход которой соединен с пятым входом девятого элемента И и с третьим входом десятого элемента И.

 

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные (в том числе любые скобочные) нормальные формулы из h букв, а также системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них заданных в базисе И, ИЛИ, НЕ при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации.

Известна ячейка однородной среды, содержащая элементы И, ИЛИ. (Авторское свидетельство СССР №1448344 от 01.09.1988, кл. G06F 7/00, бюл. №48 от 30.12.1988).

Недостатком данной ячейки является то, что она вычисляет только бесповторные упорядоченные булевы формулы т.е. данная ячейка обладает ограниченными функциональными возможностями

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является ячейка, содержащая элементы И, ИЛИ, причем шесть входов ячейки подключены к соответствующим входам логических элементов, а на двух выходах данной ячейки обеспечивается формирование заданных функциональных зависимостей. Данная ячейка предназначена для построения двухканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные (в том числе любые скобочные) нормальные формы из h букв, а также булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них заданных в базисе И, ИЛИ, НЕ при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации (Патент на полезную модель РФ №56017 от 13.03.2006, кл. G06F /00, бюл. №24 от 27.08.2008).

Недостатком данной ячейки является то, что ячейка осуществляет только двухканальную связь, т.е. данная ячейка обладает ограниченными функциональными возможностями.

Формулу будем считать бесповторной, если каждый аргумент входит в нее не более одного раза. Бесповторной будем считать формулу и в том случае, если существуют тождественные преобразования, в результате которых формула, содержащая повторные аргументы, приводится к виду, не содержащему повторных аргументов. Во всех остальных случаях формула является повторной.

Под упорядоченной булевой формулой понимается следующее.

Пусть ячейки соединены так, что образуют однородную линейную среду. Пронумеруем входы ячеек однородной среды (исключая настроечные входы) и каждому из них поставим в соответствие логический аргумент вида хi, где i - номер входа однородной среды. Если в записи бесповторной булевой формулы индекс i при логических аргументах возрастает слева направо, то будем считать, что это формула упорядочена. Упорядоченной будем считать формулу и в том случае, если существуют тождественные преобразования, в результате которых получается запись формулы с возрастающими слева направо индексами аргументов. Во всех остальных случаях формула являются неупорядоченной. Если в записи упорядоченной бесповторной булевой формулы аргументы с теми или иными индексами отсутствуют, то будем считать, что эта формула содержит пропуски соответствующих аргументов.

Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей за счет построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные (в том числе любые скобочные) нормальные формулы из h букв, а также системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка однородной среды, содержащая 4 элемента ИЛИ и 6 элементов И, причем первый информационный вход ячейки соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И и инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым прямым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен со вторым прямым входом четвертого элемента И, инверсный вход которого соединен с третьим настроечным входом ячейки, первый выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй выход которой соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, первый прямой вход которого соединен со вторым информационным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен со вторым прямым входом третьего элемента ИЛИ, со вторым прямым входом третьего элемента И, со вторым прямым входом четвертого элемента ИЛИ и с третьим прямым входом второго элемента И, второй прямой вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, первым прямым входом третьего элемента И, первым прямым входом третьего элемента ИЛИ и вторым настроечным входом ячейки, третий информационный вход ячейки соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с третьим настроечным входом ячейки, с инверсным входом четвертого элемента И, с третьим прямым входом шестого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, второй прямой вход шестого элемента И соединен со вторым входом второго элемента И, первым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, первым прямым входом третьего элемента И, первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым настроечным входом ячейки, первый настроечный вход которой соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И, инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, первым входом второго элемента И, инверсным входом шестого элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента И, с вторым информационным входом ячейки содержит пять дополнительных элементы И и один элемент ИЛИ, причем инверсный вход седьмого элемента И соединен с первым входом девятого элемента И, вторым входом десятого элемента И, третьим входом одиннадцатого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с вторым входом девятого элемента И, инверсным входом десятого элемента И, инверсным входом одиннадцатого элемента И, выход которого соединен с пятым входом пятого элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И, третьим входом девятого элемента И, с первым настроечным входом ячейки, с инверсным входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, прямой вход которого соединен с прямым входом шестого элемента И, первым входом одиннадцатого элемента И, четвертым информационным входом ячейки, с четвертым входом девятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом ячейки, второй информационный вход которой соединен с пятым входом девятого элемента И и с третьим входом десятого элемента И.

Введенные новые элементы и связи в совокупности с известными признаками приводят к достижению положительного эффекта - построению трехканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные (в том числе любые скобочные) нормальные формулы из h букв, а также системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них Достижение такого положительного эффекта заявляемой совокупности признаков не вытекает из известных нам технических решений. С учетом изложенного следует считать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показана общая схема ячейки, содержащей входы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, элементы ИЛИ 8, 9, 10, 11, 12, элементы И 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, выходы 24, 25, 26: на фиг.2 представлена детализированная схема этой же ячейки с указанием номеров входов на каждый элемент ячейки, показаны номера информационных и настроечных входов, а также номера выходов ячейки, элементам ИЛИ присвоены номера от 1 до 5, элемента И - от 1 до 11, для более удобного описания и синтеза ячейки; на фиг.3 - коммутационные и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем настройки; Входами первого элемента ИЛИ (фиг.2) являются выходы первого, второго, шестого элементов И, входами второго элемента ИЛИ являются выходы третьего, четвертого, пятого элементов И, входами пятого элемента ИЛИ являются выходы седьмого, восьмого, девятого, десятого элементов И. Выходы первого, второго и пятого элементов ИЛИ являются первым, вторым и третьим выходами ячейки соответственно. Инверсный вход четвертого, второй вход пятого, третий прямой вход шестого элементов И, инверсный вход седьмого, первый вход девятого и третий вход одиннадцатого элементов И объединены и являются первым входом ячейки (третьим настроечным). Первые прямые входа третьего, четвертого элементов ИЛИ, первый прямой третьего, вторые прямые второго и шестого элементов И, второй вход девятого элемента И и инверсные входа десятого и одиннадцатого элементов И объединены и являются вторым входом ячейки (второй настроечный). Инверсные входа третьего, шестого, первый вход второго элементов И, третий вход третьего, инверсный четвертого элементов ИЛИ, инверсный вход восьмого, третий девятого, первый десятого и второй одиннадцатого элементов И объединены и являются третьим входом ячейки (первый настроечный). Первые прямые входа четвертого, шестого элементов И, пятый вход девятого и третий вход десятого элементов И объединены и являются четвертым входом ячейки (второй информационный). Вторые прямые входа третьего и четвертого элементов ИЛИ, третий вход второго, второй прямой вход третьего, первый прямой вход пятого элементов И объединены и являются пятым входом ячейки (третий информационный).

Первый вход первого элемента И является шестым входом ячейки (первый информационный). Прямые входа седьмого, восьмого элементов И, четвертый вход девятого, первый вход одиннадцатого элементов И объединены и являются седьмым входом ячейки (четвертый информационный).

Структура предлагаемой ячейки описывается следующей системой формул:

Ячейка путем настройки реализует следующие системы формул:

1) при z1=0, z2=0, z3=0, 4) при z1=0, z2=1, z3=1,

 

2) при z1=0, z2=0, z3=1, 5) при z1=1, z2=0, z3=0,

 

3) при z1=0, z2=1, z3=0, 6) при z1=1, z2=0, z3=1,

 

7) при z1=1, z2=1, z3=0, 8) при z1=1, z2=1, z3=1,

 

Проиллюстрируем работу однородных сред, построенных из предлагаемых ячеек на следующих примерах.

Пример 1. На фиг.4 показаны настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей бесповторную упорядоченную формулу

f1x1x2x3∨x4x5x6.

Пример 2. Для реализации бесповторной неупорядоченной формулы вида

f2=(x1∨x3)(x2∨x4)

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.5.

Пример 3. Для реализации повторной упорядоченной формулы с пропуском аргумента x4

f3=x1(x2∨x3)∨(x1∨5)

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.6.

Пример 4.Система булевых формул вида:

реализована в однородной среде представленной на фиг.7.

Таким образом, предлагаемая ячейка обладает по сравнению с прототипом значительно большими функциональными возможностями.

Ячейка может быть выполнена на микросхемах серии К555 Цифровые интегральные микросхемы: /Справ. - М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991. - 493 с.

Формула полезной модели

Ячейка однородной среды, предназначенная для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные (в том числе любые скобочные) нормальные формулы из h букв, а также булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них, содержащая 4 элемента ИЛИ и 6 элементов И, причем первый информационный вход ячейки соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И и инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым прямым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен со вторым прямым входом четвертого элемента И, инверсный вход которого соединен с третьим настроечным входом ячейки, первый выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй выход которой соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, первый прямой вход которого соединен со вторым информационным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен со вторым прямым входом третьего элемента ИЛИ, со вторым прямым входом третьего элемента И, со вторым прямым входом четвертого элемента ИЛИ и с третьим прямым входом второго элемента И, второй прямой вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, первым прямым входом третьего элемента И, первым прямым входом третьего элемента ИЛИ и вторым настроечным входом ячейки, третий информационный вход ячейки соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с третьим настроечным входом ячейки, с инверсным входом четвертого элемента И, с третьим прямым входом шестого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, второй прямой вход шестого элемента И соединен со вторым входом второго элемента И, первым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, первым прямым входом третьего элемента И, первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым настроечным входом ячейки, первый настроечный вход которой соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И, инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, первым входом второго элемента И, инверсным входом шестого элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента И, с вторым информационным входом ячейки, отличающаяся тем, что в нее введены пять дополнительных элементов И и один элемент ИЛИ, причем инверсный вход седьмого элемента И соединен с первым входом девятого элемента И, вторым входом десятого элемента И, третьим входом одиннадцатого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с вторым входом девятого элемента И, инверсным входом десятого элемента И, инверсным входом одиннадцатого элемента И, выход которого соединен с пятым входом пятого элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И, третьим входом девятого элемента И, с первым настроечным входом ячейки, с инверсным входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, прямой вход которого соединен с прямым входом шестого элемента И, первым входом одиннадцатого элемента И, четвертым информационным входом ячейки, с четвертым входом девятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом ячейки, второй информационный вход которой соединен с пятым входом девятого элемента И и с третьим входом десятого элемента И.

Изобретение "ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ" (Хорошевский Виктор Гаврилович, Шидловский Станислав Викторович, Сырямкин Владимир Иванович, Шидловский Виктор Станиславович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля