ЛОГИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
LOGIC CONVERTER

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
1
2
n-1
n
1
n
Известны логические преобразователи (патент РФ 2281545, кл. G06F 7/57, 2006 г.; патент РФ 2417404, кл. G06F 7/57, 2011 г.), которые с помощью константной настройки реализуют любую из простых симметричных булевых функций τ, τ, τ, τ зависящих от n аргументов - входных двоичных сигналов x, …, x∈{0,1}, при n=4.
1
n
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных логических преобразователей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка сигналов x, …, x, при n>4, и особенности структурной организации.
1
2
n-1
n
1
n
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип логический преобразователь (патент РФ 2518669, кл. G06F7/57, 2014 г.), который содержит 3×n-7 мажоритарных элементов и с помощью константной настройки реализует любую из простых симметричных булевых функций τ, τ, τ, τ, зависящих от n аргументов - входных двоичных сигналов x, …, x∈{0,1}, при n=4.
1
n
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка сигналов x, …, x, при n>4, и особенности структурной организации.
1
2
n-1
n
1
n
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации с помощью константной настройки любой из простых симметричных булевых функций τ, τ, τ, τ, зависящих от n аргументов - входных двоичных сигналов x, …, x, при n≥4, аппаратурный состав из 3×n-1 мажоритарных элементов и схемная глубина, равная n.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в логическом преобразователе, содержащем 3×n-7 мажоритарных элементов, которые имеют по три входа, особенность заключается в том, что n≥4, 3×n-9 мажоритарных элементов сгруппированы в n-3 групп так, что i-я  группа содержит три мажоритарных элемента, в i-й группе выход первого и третий вход третьего мажоритарных элементов соединены соответственно с вторым входом и выходом второго мажоритарного элемента, выходы первого и третьего мажоритарных элементов предыдущей группы подключены соответственно к вторым входам первого и третьего мажоритарных элементов последующей группы, вторые входы первого и третьего мажоритарных элементов первой группы соединены соответственно с выходами (3×n-8)-го и (3×n-7)-го мажоритарных элементов, а первый вход (3×n-8)-го мажоритарного элемента и первые входы первого, третьего мажоритарных элементов i-й группы подключены к второму настроечному входу логического преобразователя, первый настроечный вход и выход которого соединены соответственно с первым входом второго мажоритарного элемента i-й группы и выходом третьего мажоритарного элемента (n-3)-й группы.
На чертеже представлена схема предлагаемого логического преобразователя.
11
(n-3)3
3×n-8
3×n-7
11
(n-3)3
i1
i2
i3
i1
i3
i2
j1
j3
3×n-8
3×n-7
(j+1)1
(j+i)3
11
13
i1
i3
3×n-8
(n-3)3
i2
Логический преобразователь содержит 3×n-7 (n≥4) мажоритарных элементов 1, …, 1, 1, 1, которые имеют по три входа, причем элементы 1, …, 1 сгруппированы в n-3 групп так, что i-я  группа содержит элементы 1, 1, 1, выход элемента i и третий вход элемента i соединены соответственно с вторым входом и выходом элемента 1, выходы элементов 1 где n>4), 1, 1, 1 подключены соответственно к вторым входам элементов 1, 1, 1, 1, а первые входы элементов 1, 1, 1 и выход элемента 1 соединены соответственно с вторым настроечным входом и выходом логического преобразователя, первый настроечный вход которого подключен к первому входу элемента 1.
1
2
3×n-7
3×n-8
3×n-7
3×n-8
3×n-7
i1
i2
1
2
3
i+2
i+3
3×n-7
1
2
3
1
2
1
3
2
3
i3
Работа предлагаемого логического преобразователя осуществляется следующим образом. На его первом, втором настроечных входах фиксируются соответственно необходимые сигналы ƒ,ƒ∈{0,1} константной настройки. На первый вход элемента 1 и второй вход элемента 1, второй вход элемента 1 и третий вход элемента 1, третьи входы элементов 1, 1 1 подаются соответственно подлежащие обработке двоичные сигналы x,x,x,x,x∈{0,1}. Сигнал на выходе трехвходового мажоритарного элемента равен 1 (0) только тогда, когда на двух или на трех входах этого элемента действуют сигналы, равные 1 (0). Следовательно, во-первых: на выходе элемента 1 имеем Maj(x,x,x)=x⋅x∨ x⋅x∨x⋅x, где ∨, ⋅ есть символы операций ИЛИ, И, и во-вторых: если на первом входе любого из мажоритарных элементов, подключенных к настроечным входам предлагаемого логического преобразователя, фиксируется 1 (0), то этот элемент будет выполнять операцию ИЛИ (И) над сигналами, действующими на двух других его входах. Таким образом, сигнал на выходе элемента 1 определяется выражением
в котором  Ниже приведены значения указанного выражения, например, при i=1, i=2, i=3:
Согласно (1), (2), (3) на выходе предлагаемого преобразователя получим
1
2
n-1
n
1
n
где τ, τ, τ, τ есть простые симметричные булевы функции n аргументов х, …, x (см. стр. 126 в книге Поспелов Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем. М: Энергия, 1974 г.); n≥4.
1
2
n-1
n
1
n
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый логический преобразователь обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как с помощью константной настройки реализует любую из простых симметричных булевых функций τ, τ, τ, τ, зависящих от n аргументов - входных двоичных сигналов х, …, x∈{0,1}, при n≥4. Кроме того, предлагаемый логический преобразователь содержит 3×n-7 мажоритарных элементов и имеет схемную глубину, равную n.