СЧЕТЧИК ГРУППОВОЙ СТРУКТУРЫ С ПЕРЕМЕННЫМ МОДУЛЕМ
GROUP STRUCTURE COUNTER WITH VARIABLE MODULE

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики, предназначено для генерации многовыходных кодовых комбинаций и может быть использовано в задачах минимизации с помощью аппарата линейного программирования и контрольной аппаратуре.
Известен счетчик с произвольным коэффициентом счета (SU №1750055 А1, МПК Н03K 23/40, заявлен 02.09.1989, опубликован 23.07.1992), содержащий элемент ИЛИ-НЕ, первую, вторую и третью группы элементов ИЛИ-НЕ, группу элементов И-ИЛИ-НЕ, тактовый вход, группы прямых и инверсных выходов счетчика и выход сигнала переноса счетчика.
Недостатком данного устройства является то, что настройка коэффициента счета задается за счет изменения связей между элементами.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится отсутствие средств, учитывающих кодовые комбинации в соседних группах счетчиков.
Известны функциональные счетчики, например, в управлении технологическими процессами, в которых возникает проблема определения некоторых математических функций в зависимости от числа полученных счетных импульсов. Известен генератор последовательности чисел Фибоначчи (Оберман Р.М.М. Счет и счетчики. Пер. с англ. – М.: Радио и Связь, 1984. - 176 с, рис. 8.12, с. 163-165), содержащий сумматор и два регистра, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входами второго регистра, выходы которого соединены с входами первого регистра, выходы которого являются выходами генератора. Работа генератора основана на суммировании текущего и предпоследнего состояний счетчика.
Недостатком данного устройства является отсутствие средств для достижения указанного ниже технического результата, обеспечивающих сравнение суммы разрядов кодовых комбинаций с заданным модулем счета.
Известен счетчик с переменным модулем счета (Схемотехника ЭВМ. Сборник задач: учебное пособие. - М.: НИЯУ МИФИ, 2012. - 240 с., рис. 72, с. 79-81), содержащий счетчик, схему сравнения и элемент ИЛИ, причем выходы счетчика соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с внешними входами задания модуля счета, а выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к внешнему входу начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединен с входом синхронной установки счетчика в нулевое состояние. Данный счетчик позволяет оперативно изменять (программировать) модуль пересчета.
Недостатком данного устройства является отсутствие средств, учитывающих кодовые комбинации в соседних группах счетчиков.
Наиболее близким устройством, того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, является принятый за прототип счетчик с переменным модулем (описан в Устройстве для решения задач целочисленного линейного программирования RU №2518998 С1, МПК G06F 17/00, заявлено 06.05.2013, опубликовано 10.06.2014, Бюл. №16), содержащий группу из N счетчиков, первую группу из N схем сравнения, сумматор, регистр задания модуля счета и вторую схему сравнения, причем внешний вход сброса устройства соединен с входами синхронной установки в нулевое состояние N счетчиков, внешний вход синхронизации устройства соединен с входами синхронизации N счетчиков, выходы регистра задания модуля счета соединены с первыми группами входов второй схемы сравнения и первой группы из N схем сравнения, вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения соединены с выходами соответствующих N счетчиков, выходы которых также соединены с соответствующими группами входов сумматора, выходы которого подсоединены ко второй группе входов второй схемы сравнения, выходы первой группы из N схем сравнения соединены с входами синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков, входами разрешения работы следующего счетчика и следующей схемы сравнения первой группы из N схем сравнения, а выход последней N-й схемы сравнения из первой группы схем сравнения является выходом переноса счетчика, выходы группы из N счетчиков являются группой из N внешних выходов.
Техническим результатом изобретения является увеличение быстродействия устройства за счет сокращения перебора выходных комбинаций, путем исключения запрещенных комбинаций, и расширение функциональных возможностей в части возможности задания модуля счета для каждой группы счетчика.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в счетчик групповой структуры с переменным модулем содержащий
1
2
N
1
2
N
1
2
N
группу из N счетчиков 1, 1, …, 1, первую группу из N схем сравнения 2, 2, …, 2, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, группу из N внешних выходов 15, 15, …, 15,
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
причем внешний вход синхронизации 12 соединен с входами синхронизации N счетчиков 1, 1, …, 1, вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения 2, 2, …, 2 соединены с выходами соответствующих одноименных N счетчиков 1, 1, …, 1, выходы которых являются группой из N внешних выходов 15, 15, …, 15,
дополнительно введены
1
2
N-1
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
группа из N-1 сумматоров 3, 3, …, 3, вторая группа из N схем сравнения 4, 4, …, 4, первая группа из N элементов ИЛИ 5, 5, …, 5, вторая группа из N элементов ИЛИ 6, 6, …, 6, дешифратор 7, мультиплексор 8, группа из N внешних входов задания модулей счета 9, 9, …, 9, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход разрешения работы 14, внешний выход переноса счетчика 16,
причем
1
2
N
1
2
N
N внешних входов задания модулей счета 9, 9, …, 9 соединены с группами первых входов соответствующих схем сравнения 2, 2, …, 2 первой группы,
1
(N-1)
1
2
N-1)
1
(N-1)
N
N
1
2
N
выходы счетчиков, начиная с первого 1 до предпоследнего 1, соединены с группами вторых входов соответствующих сумматоров 3, 3, …, 3(, выходы которых соединены с группами вторых входов соответствующих схем сравнения второй группы, начиная с первой 4 до предпоследней 4, а вторая группа входов последней схемы сравнения 4 из второй группы соединена с выходами последнего счетчика 1, первые группы всех схем сравнения второй группы 4, 4, …, 4 соединены между собой и подключены к внешним входам задания суммарного модуля счета 10,
1
N-2
2
N-1
N-1
N
кроме того, первые группы входов группы сумматоров, начиная с первого 3 до предпоследнего 3, соединены с выходами соответствующих последующих сумматоров, начиная со второго 3 до последнего 3, а первая группа входов последнего сумматора 3 соединена с выходами последнего счетчика 1,
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
N-1
2
N
1
1
1
причем выходы схем сравнения первой 2, 2, …, 2 и второй 4, 4, …, 4 групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов первой группы элементов ИЛИ 5, 5, …, 5 и второй группы элементов ИЛИ 6, 6, …, 6, третьи входы элементов первой группы ИЛИ 5, 5, …, 5 соединены между собой и подключены к внешнему входу сброса 13, а четвертые входы элементов первой группы ИЛИ 5, 5, …, 5, соединены с соответствующими выходами дешифратора 7, выходы элементов первой группы ИЛИ 5, 5, …, 5, соединены с входами R синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков 1, 1, …, 1, выходы элементов второй группы ИЛИ, начиная с первого 6 до предпоследнего 6, соединены с входом разрешения работы СЕ последующего счетчика, начиная со второго 1 до последнего 1 счетчика, а у первого счетчика 1 вход разрешения СЕ соединен с внешним входом разрешения работы 14, который также соединен с входами разрешения работы Е первых схем сравнения первой 1 и второй 4 групп,
2
N
2
N
1
N-1
1
2
N
входы разрешения работы Е схем сравнения, начиная со второй до последней схемы первой 2, …, 2 и второй 4, …, 4 групп, соединены между собой и подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, начиная с первого 6 до предпоследнего 6 элемента, кроме того выходы второй группы элементов ИЛИ 6, 6, …, 6 соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 8, а адресные входы мультиплексора 8 и дешифратора 7 соединены с внешними входами задания количества счетчиков 11, выход мультиплексора 8 является внешним выходом переноса устройства счетчика 16.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого счетчика групповой структуры с переменным модулем.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
N - количество счетчиков,
M1, М2, …, MN - модули счета счетчиков,
2
m=]logM[ (большее целое) - разрядность счетчиков, модулей счета и выходов,
МА - суммарный модуль счета,
2
ma=]logMA[ (большее целое) - разрядность модуля счета МА,
К - входы задания количества счетчиков,
2
k=]log(N+1)[ (большее целое) - разрядность К,
СО - выход переноса счетчика,
Е, СЕ - входы разрешения работы,
А - адресные входы,
С - синхровходы счетчиков,
R - входы синхронной установки в нулевое состояние,
1
2
N
1, 1, …, 1 - группа из N счетчиков,
1
2
N
2, 2, …, 2 - первая группа из N схем сравнения,
1
2
N-1
3, 3, …, 3 - группа из N-1 сумматоров,
1
2
N
4, 4, …, 4 - вторая группа из N схем сравнения,
1
2
N
5, 5, …, 5 - первая группа из N элементов ИЛИ,
1
2
N
6, 6, …, 6 - вторая группа из N элементов ИЛИ,
7 - дешифратор,
8 - мультиплексор,
1
2
N
9, 9, …, 9 - группа из N внешних входов задания модулей счета,
10 - внешние входы задания суммарного модуля счета,
11 - внешние входы задания количества счетчиков,
12 - внешний вход синхронизации.
13 - внешний вход сброса,
14 - внешний вход разрешения работы,
1
2
N
15, 15, …, 15 - группа из N внешних выходов,
16 - внешний выход переноса счетчика.
1
2
N
1
2
N
1
2
N-1
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Счетчик групповой структуры с переменным модулем содержит группу из N счетчиков 1, 1, …, 1, первую группу из N схем сравнения 2, 2, …, 2, группу из N-1 сумматоров 3, 3, …, 3, вторую группу из N схем сравнения 4, 4, …, 4, первую группу из N элементов ИЛИ 5, 5, …, 5, вторую группу из N элементов ИЛИ 6, 6, …, 6, дешифратор 7, мультиплексор 8, группу из N внешних входов задания модулей счета 9, 9, …, 9, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, внешний вход разрешения работы 14, группу из N внешних выходов 15, 15, …, 15, внешний выход переноса счетчика 16.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Внешний вход синхронизации 12 соединен с входами синхронизации N счетчиков 1, 1, …, 1. Вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения 2, 2, …, 2 соединены с выходами соответствующих одноименных N счетчиков 1, 1, …, 1, выходы которых являются группой из N внешних выходов 15, 15, …, 15. N внешних входов задания модулей счета 9, 9, …, 9 соединены с группами первых входов соответствующих схем сравнения 2, 2, …, 2 первой группы.
1
(N-1)
1
2
(N-1)
1
(N-1)
N
N
1
2
N
Выходы счетчиков, начиная с первого 1 до предпоследнего 1, соединены с группами вторых входов соответствующих сумматоров 3, 3, …, 3, выходы которых соединены с группами вторых входов соответствующих схем сравнения второй труппы, начиная с первой 4 до предпоследней 4. Вторая группа входов последней схемы сравнения 4 из второй группы соединена с выходами последнего счетчика 1. Первые группы всех схем сравнения второй группы 4, 4, …, 4 соединены между собой и подключены к внешним входам задания суммарного модуля счета 10.
1
N-2
2
N-1
N-1
N
Первые группы входов группы сумматоров, начиная с первого 3 до предпоследнего 3, соединены с выходами соответствующих последующих сумматоров, начиная со второго 3 до последнего 3. Первая группа входов последнего сумматора 3 соединена с выходами последнего счетчика 1.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
N-1
2
N
1
1
1
Выходы схем сравнения первой 2, 2, …, 2 и второй 4, 4, …, 4 групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов первой группы элементов ИЛИ 5, 5, …, 5 и второй группы элементов ИЛИ 6, 6, …, 6. Третьи входы элементов первой группы элементов ИЛИ 5, 5, …, 5 соединены между собой и подключены к внешнему входу сброса 13. Четвертые входы элементов первой группы ИЛИ 5, 5, …, 5 соединены с соответствующими выходами дешифратора 7. Выходы элементов первой группы ИЛИ 5, 5, …, 5 соединены с входами R синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков 1, 1, …, 1. Выходы элементов второй группы ИЛИ, начиная с первого 6 до предпоследнего 6, соединены с входом разрешения работы СЕ последующего счетчика, начиная со второго 1 до последнего 1 счетчика, а у первого счетчика 1 вход разрешения СЕ соединен с внешним входом разрешения работы 14, который также соединен с входами разрешения работы Е первых схем сравнения первой 1 и второй 4 групп.
2
N
2
N
1
N-1
1
2
N
Входы разрешения работы Е схем сравнения, начиная со второй до последней схемы первой 2, …, 2 и второй 4, …, 4 групп, соединены между собой и подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, начиная с первого 6 до предпоследнего 6 элемента. Выходы второй группы элементов ИЛИ 6, 6, …, 6 соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 8, а адресные входы мультиплексора 8 и дешифратора 7 соединены с внешними входами задания количества счетчиков 11. Выход мультиплексора 8 является внешним выходом переноса счетчика 16.
Принцип работы устройства состоит в следующем.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Предлагаемый счетчик групповой структуры с переменным модулем позволяет генерировать на внешних выходах счетчика многовыходные кодовые комбинации, состоящие из N групп. Количество групп К счетчика задается на группе входов 11. При этом в устройстве можно задавать (программировать) модуль каждого счетчика 1, 1, …, 1 группы из N счетчиков, задавая соответствующие модули M1, М2, …, MN счетчиков на входах 9, 9, …, 9. При задании значения модуля М счетчик будет иметь М+1 состояние, и счетчик проходит повторяющуюся последовательность состояний 0, 1, 2, …, М. Состояние М является последним состоянием счетчика. Сравнение значений счетчиков с его заданным модулем М проводится в первой группе схем сравнения 2, 2, …, 2. При достижении каждым счетчиком значения его модуля М формируется единичный сигнал на выходе соответствующей схемы сравнения 2 первой группы, по которому счетчик на следующем такте синхроимпульса устанавливается в нулевое состояние.
1
2
N-1
1
2
N
N
1
1
2
N-1
1
1
2
2
К
3
3
К
Кроме того, в устройстве проводится суммирование текущих значений счетчиков в группе из (N-1) сумматоров 3, 3, …, 3 и сравнение во второй группе схем сравнения 4, 4, …, 4 полученных сумм с суммарным модулем счета МА, который задается на входе 10. При этом значения счетчиков от последнего (старшего) счетчика 1 передается последовательно в сторону первого счетчика 1 в группе сумматоров 3, 3, …, 3. При этом значения счетчиков последовательно суммируются, накапливаются и передаются в сторону младшего сумматора 3. Таким образом, значение суммы на первом сумматоре 3 будет равно сумме значений всех счетчиков, на втором сумматоре 3 - сумме значений счетчиков, начиная со второго 1 до последнего 1 счетчика, на третьем сумматоре 3 - сумме значений счетчиков, начиная с третьего 1 до последнего 1, и т.д.
1
1
Сумма значений всех счетчиков всегда не превышает значение суммарного модуля МА. При достижении на одном из сумматоров 3 значения суммы, равного суммарному модулю МА, также будут установлены значения равные МА на счетчиках 3 с меньшими номерами, так как суммы передаются последовательно по сумматорам в сторону младшего сумматора 3. При этом формируются единичные сигналы на выходах соответствующих схем сравнения 4 второй группы, по которым на следующем такте синхроимпульса устанавливаются в нулевое состояние соответствующие счетчики 3, на одноименных сумматорах которых установлены значения МА, начиная с первого счетчика 1.
Предлагаемый счетчик групповой структуры с переменным модулем работает следующим образом.
1
2
N
Алгоритм работы счетчика заключается в следующем. Перед началом работы устанавливается сигнал сброса R=1 и по синхросигналу С проводится синхронная установка всех счетчиков 1, 1, …, 1 в нулевое состояние.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Далее при разрешении работы счетчика, когда установлен сигнал СЕ=1, первым начинает счет импульсов С, поступающих на синхровход 12, первый счетчик 1. При достижении счетчиком 1 значения модуля счета M на выходе первой схемы сравнения 2 формируется единичный сигнал, который поступает на входы первых элементов ИЛИ 5 и 6. Одновременно значение первого счетчика 1 поступает на вторую группу входов первого сумматора 3 и далее с выходов сумматора 3 на вторую группу входов первой схемы сравнения 4. Если значение модуля счета M1 первого счетчика 1 больше суммарного модуля счета МА (М1≥МА), то при достижении первым счетчиком значения МА единичный сигнал будет формироваться на выходе первой схемы сравнения 4 второй группы схем сравнения и далее единичный сигнал поступает на входы первых элементов ИЛИ 5 и 6.
1
2
2
1
1
1
1
1
2
1
При единичном сигнале на выходе первого элемента ИЛИ 6, который поступает на вход разрешения работы СЕ второго счетчика 1, по следующему синхроимпульсу С значение второго счетчика 1 увеличивается на 1. Одновременно при единичном сигнале на выходе первого элемента ИЛИ 5 проводится синхронный сброс первого счетчика 1 в нулевое состояние. Далее так как первый счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние, то на выходах первых схем сравнения 2 и 4 формируются нулевые сигналы, и поэтому второй счетчик 1 не изменяет свое значение на последующих синхросигналах С, пока вновь не будет установлено единичное значение на выходе первого элемента ИЛИ 6.
2
1
1
2
1
Одновременно значение второго счетчика 1 поступает на первую группу входов первого сумматора 3 и на его выходах формируется сумма первого 1 и второго 1 счетчиков. Полученная сумма значений двух счетчиков сравнивается с заданным модулем счета МА на первой схеме сравнения 4 и при их равенстве на ее выходе формируется единичный сигнал.
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
При достижении вторым счетчиком 1 значения модуля счета М2 и при разрешении счета от первого счетчика (когда установлен единичный сигнал на выходе первого элемента ИЛИ 6), на выходе второй схемы сравнения 2 первой группы формируется единичный сигнал, который поступает на входы вторых элементов ИЛИ 5 и 6. Если значение суммы на втором сумматоре 3 станет равно МА, то единичный сигнал будет формироваться на выходе второй схемы сравнения 4 второй группы и далее он поступает на входы вторых элементов ИЛИ 5 и 6. По единичному сигналу на выходе второго элемента ИЛИ 5 первой группы второй счетчик 1 установится в нулевое состояние.
2
3
3
2
2
1
1
2
1
2
1
2
По единичному сигналу на выходе второго элемента ИЛИ 6 разрешается работа третьего счетчика 1. Значения третьего счетчика 1 поступают на первые входы второго сумматора 3, суммируются со значением второго счетчика 1 и сумма передается на первые входы первого сумматора 3, на выходах которого будет получена сумма значений трех счетчиков. Значения первого 3 и второго 3 сумматоров сравниваются на первой 4 и второй 4 схемах сравнения с модулем счета МА. Если значения сумм достигнут модуля МА, то одновременно будут установлены в нулевое состояние первый 1 и второй 1 счетчики.
4
5
Далее аналогично будут работать четвертый 1, пятый 1 и последующие счетчики.
(К+1)
(К+1)
(К+1)
Количество счетчиков К задается на входе 11. При этом на одном выходе дешифратора 7, соответствующем двоичному коду К, формируется единичное значение, которое поступает на вход соответствующего элемента ИЛИ 5 первой группы и далее на вход R синхронной установки в нулевое состояние счетчика 1, который имеет приоритет перед входом разрешения работы СЕ и, следовательно, счетчик 1 останется в нулевом состоянии. Таким образом, перенос (разрешение работы СЕ) в следующие счетчики не формируется.
1
2
N
К
К
К
Кроме того, в предлагаемом счетчике сигналы с выходов элементов ИЛИ 6, 6, …, 6 второй группы поступают на информационные входы мультиплексора 8, на адресные входы которого поступает с входа 11 количество счетчиков К. Поэтому на выход мультиплексора 8 будет передаваться единичное значение с выхода элемента ИЛИ 6 второй группы, при достижении в К-ом счетчике 1 значения модуля МК или суммарного модуля всех счетчиков МА на сумматоре 3. Выход мультиплексора 8 является общим выходом СО переноса счетчика 16.
1
2
3
В таблице 1 приведены по тактам синхросигнала значения для трех счетчиков 1, 1, 1 в двоичном и десятичном виде, общая сумма значений всех счетчиков и единичные сигналы на выходах схем сравнения при К=3, M1=4, М2=4, М3=4 и МА=4.
1
1
1
1
2
1
1
2
1
1
1
2
Единичный сигнал формируется на выходе первых схем сравнения 2 и 4 (в таблице 1 такт 5) при достижении первым счетчиком 1 значения 4, одновременно, так как значения М1=МА=4. По данным единичным сигналам на следующем 6-м такте первый счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние и разрешается увеличение на 1 второго счетчика 1. Далее на следующих тактах увеличивается значение первого счетчика 1 и одновременно суммируются значения кодов счетчиков 1 и 1 на первом сумматоре 3. При значении суммы равной МА=4 (такт 9) формируется сигнал уже только на выходе схемы сравнения 4, по которому на следующем такте (такт 10) первый счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние и разрешается увеличение на 1 второго счетчика 1.
1
1
2
2
1
2
1
2
3
Далее на следующих тактах аналогично формируется единичный сигнал на выходе схемы сравнения 4 если суммарное значение равно МА=4 (такты 12 и 14). На 15-м такте значение второго счетчика равно модулю М2=4 и значение сумм на первом 3 и втором 3 сумматорах равны МА=4, поэтому единичные сигналы формируются на выходах схем сравнения 2, 4, 4, по которым в нулевое состояние устанавливаются счетчики 1 и 1 и разрешается работа третьего счетчика 1 (такт 16).
1
2
3
2
1
1
2
1
2
3
1
1
2
1
2
3
1
2
1
3
3
1
2
3
4
3
1
2
Далее на тактах 19, 22 и 24 формируется единичный сигнал только на выходе первой 4 схемы сравнения, так как значения модуля МА=4 достигает только суммарное значение трех счетчиков. На 25-ом такте сумма второго 1 и третьего 1 счетчиков на втором сумматоре 3 равна МА=4, а также сумма на первом сумматоре 3 тоже равна МА=4, поэтому формируются единичные сигналы на выходах схем сравнения 4 и 4, по которым на следующем такте устанавливаются в нулевое состояние первый 1 и второй 1 счетчики и разрешается работа третьего счетчика 1 (такт 26). На 28 и 30 тактах единичный сигнал формируется только на первой схеме сравнения 4, а на 31 такте на 4 и 4, по которым устанавливаются в нулевое состояние счетчики 1 и 1 и разрешается работа третьего счетчика 1 (такт 32). На следующем 33-м такте изменяется значения в первом счетчике 1, а на 34-ом такте изменяется значения во втором счетчике 1 и устанавливается в нулевое состояние первый счетчик 1. На 35-м такте третий счетчик 1 достигает значения модуля М3=4, а также в трех сумматорах значение равно МА=4, поэтому формируются единичные значения на выходах схем сравнения 2, 4, 4, 4. Одновременно на выходе мультиплексора 8 будет сформирован единичный сигнал переноса СО. При этом, так как установлено К=3, то на четвертом выходе дешифратора 7 формируется единичный сигнал, по которому четвертый счетчик 1 остается в нулевом состоянии. На 36 такте третий счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние и также в нулевом состоянии остаются первый 1 и второй 1 счетчики, т.е. устройство вернулось к исходному состоянию.
Таким образом, на выходах предлагаемого счетчика будет сформирована последовательность всех многовыходных комбинаций, не превышающих заданные модули М=4 и МА=4 для трех счетчиков К=3 за 35 тактов (таблица 1). Полный перебор всех комбинаций при заданных модулях счетчиков М=4 и при превышении суммарного модуля МА=4 для трех счетчиков составит 125 такта.
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
1
1
2
В таблице 2 приведены выходные комбинации при различных значениях модулей счета. В таблице 2 приведены значения счетчиков, сумм и схем сравнения по тактам при количестве счетчиков К=3, модулях счетчиков М1=3, М2=4, М3=2 и суммарном модуле счета МА=4. На 4-м такте значение первого счетчика 1 достигает модуля М1=3 и формируется единичный сигнал на выходе первой схемы сравнения 2. На 8-м такте значение первого счетчика 1 достигает модуля М1=3 и значение суммы на выходе первого сумматора 3 достигает суммарного модуля МА=4, поэтому формируются единичные сигналы на выходах первых схем сравнения 2 и 4. На 11 и 12 тактах формируется единичный сигнал на выходе только первой схемы сравнения 4, так как суммарное значение двух счетчиков на первом сумматоре 3 достигает значения МА=4. На 14-м такте второй счетчик 1 достиг значения модуля М2=4, а на первом 3 и втором 3 счетчиках установлено значение, равное МА=4, поэтому формируются единичные сигналы на выходах схем сравнения 2, 4, 4. Далее аналогично изменяются состояния счетчиков и формируются единичные сигналы на выходах соответствующих схем сравнения. Все комбинации на выходах предлагаемого счетчика будут сформированы за 30 тактов (таблица 2).
1
Из таблиц 1 и 2 следует, что при достижении суммы значений счетчиков суммарного модуля МА всегда устанавливается в нулевое состояние первый счетчик 1, а также соответствующие последующие счетчики, если значение суммы на одноименном соответствующем сумматоре достигло значения модуля МА.
В устройстве-прототипе при достижении суммарного модуля счета в нулевое состояние устанавливается только младший первый счетчик, а также возможно превышение суммой значений счетчиков модуля счета. При этом на выходах устройства прототипа кроме необходимых комбинаций формируются также и запрещенные комбинации, и устанавливается флаг запрета. В устройстве-прототипе количество тактов для формирования последовательности всех комбинаций пропорционально полному перебору комбинаций в (К-1)-й группе счетчика и определяется как
К,М
где количество дополнительных входных комбинаций ΔS можно вычислить итерационно при суммировании предыдущих значений для (К-1)-й групп и изменений модуля от 1 до М, как
К,М
К,М
К,М
К,М
3,3
В таблице 3 приведено количество дополнительных входных комбинаций ΔS в зависимости от модуля счета М+1 и количества групп счетчиков К. Для К=1 количество дополнительных входных комбинаций ΔS соответствует натуральному ряду чисел - значению М. Для К=2 количество дополнительных входных комбинаций ΔS соответствует арифметической прогрессии предыдущих значений натурального ряда М. Для следующих строк количество комбинаций ΔS равно сумме значений в предыдущей строке. Например, для М=3 и К=3 из таблицы 3 получим ΔS=10 и, следовательно, Sпрот=l6+10=26.
Для предлагаемого счетчика групповой структуры с переменным модулем количество выходных комбинаций определяется как:
К,М
где ΔS можно вычислить, как описано выше на основании таблицы 3.
В таблице 4 приведено количество тактов для формирования последовательности всех комбинаций при полном переборе комбинаций Sпер, в устройстве-прототипе Sпрот и в предлагаемом счетчике групповой структуры с переменным модулем Sустр в зависимости от модуля счета М и количества групп счетчиков К, а также соотношения между ними (в таблице 4 модуль счета для всех групп К счетчиков в предлагаемом устройстве задается одинаковым и равным М). Из таблицы 4 следует, что для формирования последовательности выходных комбинаций в предлагаемом счетчике групповой структуры с переменным модулем Sустр в сравнении с полным перебором возможных состояний счетчиков Sпер и устройством-прототипом Sпрот значительно сокращается необходимое количество тактов при увеличении количества К групп счетчиков и увеличении модуля счета М.
Таким образом, в предлагаемом счетчике групповой структуры с переменным модулем сокращается количество тактов для формирования последовательности всех необходимых комбинаций, за счет исключения запрещенных комбинаций, а, следовательно, увеличивается быстродействие предлагаемого устройства в сравнении с прототипом и полным перебором возможных комбинаций.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый счетчик групповой структуры с переменным модулем обладает регулярностью узлов и связей и соответствует заявляемому техническому результату - увеличение быстродействия устройства за счет сокращения перебора выходных комбинаций, путем исключения запрещенных комбинаций, и расширение функциональных возможностей в части возможности задания модуля счета для каждой группы счетчика.