ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК ЕДИНИЧНЫХ СИГНАЛОВ
PARALLEL SINGLE SIGNAL COUNTER

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
1
8
q
Известны параллельные счетчики единичных сигналов (см., например, патент РФ 2256211, кл. G06F 7/38, 2005 г.), которые содержат логические элементы и формируют двоичный код числа единичных сигналов входного кортежа (x, …, x), где x∈{0,1}.
ЛЭ
ЛЭ
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных параллельных счетчиков единичных сигналов, относятся большие аппаратурные затраты и низкое быстродействие, обусловленные соответственно тем, что, в частности, упомянутый аналог содержит двадцать два элемента И, двадцать два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, и максимальное время задержки распространения сигнала в нем равно 10τ, где τ есть время задержки логического элемента.
1
8
q
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип параллельный счетчик единичных сигналов (патент РФ 2260204, кл. G06F5/00, 2005 г.), который содержит логические элементы и формирует двоичный код числа единичных сигналов входного кортежа (x, …, x), где x∈{0,1}.
ЛЭ
ЛЭ
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся большие аппаратурные затраты и низкое быстродействие, обусловленные соответственно тем, что прототип содержит тринадцать элементов И, семнадцать элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и максимальное время задержки распространения сигнала в нем равно 9τ, где τ есть время задержки логического элемента.
Техническим результатом изобретения является уменьшение аппаратурных затрат и повышение быстродействия при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в параллельном счетчике единичных сигналов, содержащем шестнадцать элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и двенадцать элементов И, первый и второй входы r-го (r∈{1, …, 7, 9, …, 12}) элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами r-го элемента И, а первые входы четвертого, шестого и выход двенадцатого элементов И подключены соответственно к пятому, седьмому входам параллельного счетчика единичных сигналов и первому входу шестнадцатого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, особенность заключается в том, что первый и второй входы восьмого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами восьмого элемента И, первый, второй входы i-го  и первый, второй входы j-го  элементов И подключены соответственно к выходам (i+2)-го, (i+4)-го элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходам (j-4)-го, (j-2)-го элементов И, выходы i-го, j-го элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходы i-го, j-го элементов И соединены соответственно с i-ым входом девятого, вторым входом (j+7)-го и первым входом (i+13)-го, (j-6)-м входом одиннадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы (i+13)-го, (i+9)-го, тринадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выход (i+8)-го элемента И подключены соответственно к i-му входу десятого, вторым входам (i+11)-го, шестнадцатого и первому входу (i+11)-го элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы девятого, двенадцатого, шестнадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выход одиннадцатого элемента И являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами параллельного счетчика единичных сигналов, первый, третий и второй, четвертый, шестой, восьмой входы которого соединены соответственно с первыми входами третьего, пятого и вторыми входами третьего, пятого, четвертого, шестого элементов И.
На чертеже представлена схема предлагаемого параллельного счетчика единичных сигналов.
1
16
1
12
r
r
i+2
i+4
j-4
j-2
i
j
i
j
9
j+7
i+13
11
i+13
i+9
13
i+8
12
10
i+11
16
i+11
16
9
12
16
11
3
5
4
6
3
5
4
6
Параллельный счетчик единичных сигналов содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, …, 1 и элементы И 2, …., 2, причем первый и второй входы элемента 1 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 2, первый, второй входы элемента 2i  и первый, второй входы элемента 2j  подключены соответственно к выходам элементов 1, 1 и 2, 2, выходы элементов 1, 1 и 2, 2 соединены соответственно с i-м входом элемента 1, вторым входом элемента 1 и первым входом элемента 1, (j-6)- м входом элемента 1, выходы элементов 1, 1, 1 и 2, 2 подключены соответственно к i-му входу элемента 1, вторым входам элементов 1, 1 и первым входам элементов 1, 1, а выходы элементов 1, l, 1 и 2 являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами параллельного счетчика единичных сигналов, первый, третий, пятый, седьмой и второй, четвертый, шестой, восьмой входы которого соединены соответственно с первыми входами элементов 1, 1, 1, 1 и вторыми входами элементов 2, 2, 2, 2.
1
8
1
4
Работа предлагаемого параллельного счетчика единичных сигналов осуществляется следующим образом. На его первый, …, восьмой входы подаются соответственно подлежащие обработке сигналы x, …, x∈{0,1}. Тогда сигналы Z, …, Z (см. чертеж) будут определяться выражениями
1
1
2
3
4
5
6
7
8
Z=х⊕x⊕х⊕х⊕х⊕х⊕x⊕x,
2
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
1
3
1
4
2
3
2
4
3
4
5
6
5
7
5
8
6
7
6
8
7
8
Z=(x⊕x⊕x⊕х)(х⊕x⊕х⊕х)⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕хх⊕хх⊕хх⊕xx⊕хх⊕хх⊕xx⊕xx,
3
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
1
3
1
4
2
3
2
4
3
4
5
6
5
7
5
8
6
7
6
8
7
8
1
2
1
3
1
4
2
3
2
4
3
4
5
6
5
7
5
8
6
6
8
7
8
Z=(x⊕x⊕х⊕x)(x⊕x⊕x⊕x)(xx⊕xx⊕xx⊕хх⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx)⊕(xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx⊕xx)(xx⊕хх⊕хх⊕xx⊕xx⊕xx),
4
1
2
3
4
5
6
7
8
Z=xxxxxxxx,
.
где символами ⊕ и  обозначены соответственно операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и И. Раскрыв скобки и упростив предпоследнее равенство с помощью соотношения y⊕y=0 (y∈{0,1}), получим
g-1
k1
km
1
8
k1
km
1
0
2
1
3
2
4
3
3
2
1
0
1
8
ЛЭ
ЛЭ
где ; m=2; x, …, x∈{x, …, x}, 1≤k1<…<km≤8;  есть количество неповторяющихся конъюнкций x…x, определяемое как число сочетаний из 8 по m. Таким образом, на выходах предлагаемого счетчика имеем Z=β, Z=β, Z=β, Z=β, где ββββ есть двоичный код числа единичных сигналов в кортеже (x, …, x). При этом максимальное время задержки распространения сигнала в предлагаемом счетчике равно 6τ (τ - время задержки логического элемента).
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый параллельный счетчик единичных сигналов обладает функциональными возможностями прототипа, меньшими по сравнению с ним аппаратурными затратами и более высоким быстродействием.