ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ

h
Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и предназначена для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из  букв, а также расширенные классы булевых формул и систем 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.
h
Известна ячейка однородной среды, содержащая элементы И, ИЛИ. [1]. Ячейка предназначена для построения линейных однородных сред, реализующих произвольные дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы (ДНФ и КНФ) из  букв, большой класс скобочных форм, а также класс бесповторных упорядоченных булевых формул с пропусками аргументов, при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации. Недостатком данной ячейки является то, что она вычисляет только бесповторные упорядоченные булевы формулы, т.е. данная ячейка обладает ограниченными функциональными возможностями.
h
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является ячейка, содержащая элементы И, ИЛИ, обеспечивающая построение трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из  букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них [2]. Недостатком известной ячейки являются ограниченные функциональные возможности при работе с рядом произвольных нормальных формул. Кроме того, вычисление осуществляется для ограниченного подкласса бесповторных упорядоченных булевых формул.
h
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей за счет ввода коммутационных составляющих на второй и третий выходы ячейки, что приводит к построению трехканальных линейных однородных сред, реализующих расширенные классы произвольных нормальных формул из  букв, а также булевых формул и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них.
Формулу будем считать бесповторной, если каждый аргумент входит в нее не более одного раза. Формулу будем считать бесповторной 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.
x
i
i
i
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 , где  – номер входа однородной среды. Если в записи бесповторной булевой формулы индекс  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.
Поставленная цель достигается тем, что ячейка однородной среды, содержащая десять элементов И и пять элементов ИЛИ, причем первый выход ячейки соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый прямой вход которого соединен с первым информационным входом ячейки, с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, прямой вход которого соединен с первым прямым входом третьего элемента И, с вторым настроечным входом ячейки, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй выход которого соединен с инверсным входом третьего элемента И, с первым настроечным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен с вторым прямым входом второго элемента И, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом ячейки, с вторым прямым входом третьего элемента И, с вторым прямым входом восьмого элемента И, с третьим прямым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И, первый вход которого соединен с четвертым информационным входом ячейки, с четвертым входом седьмого элемента И, с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента И, инверсный вход которого соединен с инверсным входом пятого элемента ИЛИ, первым входом седьмого элемента И, первым входом шестого элемента И, инверсным входом второго элемента И, инверсным входом восьмого элемента И, первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первым прямым входом девятого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента И, с вторым входом седьмого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента ИЛИ, второй прямой вход которого соединен с третьим входом седьмого элемента И, с вторым прямым входом пятого элемента И, с инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, с инверсным входом девятого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, с первым прямым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом девятого элемента И, второй прямой вход которого соединен с первым входом третьего элемента И, третьим входом пятого элемента И, с третьим информационным входом ячейки, выход седьмого элемента И соединен с пятым входом первого элемента ИЛИ, в отличие от прототипа, содержит четыре дополнительных элементов И, два элемента ИЛИ и четвертый настроечный вход, причем, прямой вход одиннадцатого элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, с вторым входом тринадцатого элемента И, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого элемента И, прямой вход которого соединен с выходом десятого элемента И, с первым входом двенадцатого элемента И, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента И, инверсный вход которого соединен с инверсным входом четырнадцатого элемента И, первым входом тринадцатого элемента И, вторым входом двенадцатого элемента И и с четвертым настроечным входом ячейки, второй выход которой соединен с выходом четырнадцатого элемента ИЛИ, третий выход ячейки соединен с выходом пятнадцатого элемента ИЛИ.
h
Введенные новые элементы и связи в совокупности с известными признаками приводят к достижению технического результата - построению трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из  букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из подклассов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них. Достижение такого результата за счет заявляемой совокупности признаков не вытекает из известных нам технических решений.
На фиг. 1 показана общая схема ячейки, содержащей входы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, элементы ИЛИ 9, 10, 11, 12, 13, 14,15, элементы И 16, 17,18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, выходы 30, 31, 32.
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 7, элемента И - от 1 до 14 для более удобного описания и синтеза ячейки.
На фиг. 3 - коммутационные и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем настройки.
На фиг. 4-8 - возможные соединения ячеек в среде.
Входами первого элемента ИЛИ (фиг. 2) являются выходы первого, второго, пятого, шестого, седьмого элементов И, входами второго элемента ИЛИ являются выходы третьего, четвертого, восьмого, девятого, элементов И. Выход первого элемента ИЛИ являются первым выходам ячейки. Вторым выходом ячейки является выход шестого элемента ИЛИ. Третьим выходом ячейки является выход седьмого элемента ИЛИ. Второй вход третьего элемента ИЛИ, инверсный вход третьего элемента И, инверсный вход восьмого элемента И, инверсный вход второго элемента И, инверсный вход пятого элемента И, первые входа двадцатого и двадцать первого элементов И, инверсный вход пятого элемента ИЛИ объединены и являются первым входом ячейки (первый настроечный). Первый вход третьего элемента И, первый прямой вход девятого элемента И, прямой вход четвертого элемента ИЛИ, первый вход пятого элемента И, второй вход седьмого элемента И, первый прямой вход пятого элемента ИЛИ объединены и являются вторым входом ячейки (второй настроечный). Инверсный вход четвертого элемента И, инверсный вход девятого элемента И, первый прямой вход восьмого элемента И, второй прямой вход пятого элемента И, третий вход седьмого элемента И, второй прямой вход пятого элемента ИЛИ является третьим входом ячейки (третий настроечный). Первый вход третьего элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И, второй прямой вход восьмого элемента И, третий прямой вход пятого элемента ИЛИ объединены и являются четвертым входом ячейки (второй информационный). Третий вход пятого элемента И, второй прямой вход второго элемента И, второй вход девятого элемента И, первый вход четвертого элемента И, объединены и являются пятым входом ячейки (третий информационный). Первые входы первого, второго элементов И, третий вход шестого элемента И объединены и являются шестым входом ячейки (первый информационный). Второй вход шестого элемента И, четвертый вход седьмого элемента И, первый вход десятого элемента И объединены и являются седьмым входом ячейки (четвертый информационный). Первый вход шестого элемента ИЛИ соединен с выходом одиннадцатого элемента И, второй вход шестого элемента ИЛИ соединен с выходом двенадцатого элемента И, первый вход седьмого элемента ИЛИ соединен с выходом тринадцатого элемента И, второй вход седьмого элемента ИЛИ соединен с выходом четырнадцатого элемента И, прямой вход четырнадцатого элемента И соединен с выходом десятого элемента И и с первым входом двенадцатого элемента И, второй вход тринадцатого элемента И соединен и прямым входом одиннадцатого элемента И и с выходом второго элемента ИЛИ, инверсный вход одиннадцатого элемента И соединен с инверсным входом четырнадцатого элемента И, с вторым входом двенадцатого элемента И и с четвертым входом ячейки (четвертый настроечным).
Структура предлагаемой ячейки описывается следующей системой формул:
Ячейка путем настройки реализует следующие системы формул:
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 вида
Пример 2. Для реализации упорядоченной повторной формулы вида
строится однородная среда с настроечными кодами (фиг. 5).
х
1
Пример 3. На фиг. 6 представлены настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей бесповторную упорядоченную формулу с пропуском аргумента :
Пример 4. Для реализации бесповторной неупорядоченной формулы вида
строится однородная среда с настроечными кодами (фиг. 7).
Пример 5. На фиг. 8 представлены настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей систему из упорядоченных бесповторных с пропусками аргументов и неупорядоченных повторных с пропусками аргументов формул вида
Таким образом, предлагаемая ячейка обладает значительно большими функциональными возможностями по сравнению с прототипом. Ячейка может быть выполнена на микросхемах серии К555 [3].
Библиография
1. Авторское свидетельство СССР № 1448344 от 01.09.1988, МПК G06 F7/00, бюл. № 48 от 30.12.1988.
2. Патент РФ на полезную модель № 107605 от 21.02.2011, МПК G06F/00, бюл. № 23 от 20.08.2011.
3. Цифровые интегральные микросхемы: / Справ.- М.И. Богданович, И.Н. Грель, В.А. Прохоренко, В.В. Шалимо. - Мн. : Беларусь, 1991. - 493 с.