Устройство для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛИНОМИАЛЬНЫХ СИММЕТРИЧЕСКИХ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Автор СУПРУН Валерий Павлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных, содержащее элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом устройства, первый вход соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, а второй вход соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с первым настроечным входом устройства, второй настроечный вход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, отличающееся тем, что элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выполнен с порогом пять, (2)-й, где 1,2, 3, 4, вход которого соединен с -м информационным входом устройства и с (1)-м входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, шестой и седьмой входы которого соединены с первым настроечным входом устройства. Изобретение относится к области вычислительной техники и микроэлектроники и предназначено для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных. Известно устройство для вычисления симметрических булевых функций четырех переменных, содержащее элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, элемент СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, девять настроечных входов и выход 1. Известное устройство, как и предлагаемое устройство, содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре. 13817 1 2010.12.30 Недостатками известного устройства являются большая конструктивная сложность(по числу входов логических элементов) и большое число внешних выводов. Наиболее близким по функциональным возможностям и конструкции техническим решением к предлагаемому устройству является устройство для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных, которое содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре,элемент ИЛИ, семь настроечных входов и выход 2. Устройство-прототип, как и заявляемое устройство, содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом устройства, а первый и второй входы соединены с выходами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре. Недостатками устройства-прототипа являются большое число его внешних выводов(семь настроечных входов и выход), а также сложная настройка на вычисление (реализацию) полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных. Изобретение направлено на решение следующих технических задач 1) уменьшение числа внешних выводов 2) упрощение настройки на вычисление полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных. Устройство для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре и элемент ИЛИ. Выход элемента ИЛИ соединен с выходом устройства, первый вход соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, а второй вход соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Первый и второй входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с первым настроечным входом устройства, второй настроечный вход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре. В отличие от прототипа элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выполнен с порогом пять,(2)-й, где 1, 2, 3, 4, вход которого соединен с -м информационным входом устройства и с (1)-м входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре, шестой и седьмой входы которого соединены с первым настроечным входом устройства. Названный технический результат достигается путем введения в логическую схему устройства четырех информационных и двух настроечных входов, а также изменением порога элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и способа настройки устройства на вычисления полиномиальных симметрических булевых функций. На чертеже (фигура) представлена логическая схема устройства для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных. Устройство для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом четыре 1, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с порогом пять 2, элемент ИЛИ 3, четыре информационных входа 4, 5, 6 и 7, два настроечных входа 8 и 9, выход 10. Устройство для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных работает следующим образом. На информационные входы 4, 5, 6, 7 поступают (в произвольном порядке) значения переменных 1, 2, 3, 4, на настроечные входы 8, 9 - сигналы настройки 1, 2, значения которых принадлежат множеству 0,1. На выходе устройства 10 реализуется полиномиальная симметрическая булева функция(,2,3,4), определяемая вектором настройки(1,2). Поясним принцип построения и работы устройства для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных. Известно, что произвольная симметрическая булева функцияпеременных(,2) с рабочими числами ,2 (0) принимает значение 1 на тех и только тех наборах значений переменных 1,2 которые содержат ровно(1,2) единиц. Такая булева функция обозначается через 1 ,2 ( 1,2 ) . 2 Если 1, то симметрическая булева функция( 1,2 ) называется фундаментальной (или элементарной). Симметрическая булева функцияпеременных 1 , 2 называется полиномиальной, если ее полином Жегалкина содержит все элементарные конъюнкции, ранг которых равен , где 1. Такая полиномиальная симметрическая булева функцияпеременных обозначается через. Очевидно, что полином Жегалкина функциисо держит(число сочетаний изпо ) элементарных конъюнкций ранга , где 1,2. Устройство синтезировано на основе применения следующих аналитических представлений полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных( 1,2 ,3 ,4 )4 4 1 1443 ,24243 ,4 4 3 344 и 444 . 4 Посредством таблицы представлена настройка устройства на вычисление (реализацию) полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных. Сигналы настройки Выход 1 2 0 0 4 4 Первообразная функция устройства для вычисления полиномиальных симметрических булевых функций четырех переменных имеет вид 4 5( 1,2 ,3 ,4 , 1,2 )7 ( 1,2 ,3 ,4 , 1,2 ,2 )6 ( 1,2 ,3 ,4 ,2 ,2 ). Рассмотрим пример настройки. Допустим, что требуется вычислить на выходе устройства полиномиальную симметрическую булеву функцию 2 ( 1 ,2 ,3 ,4 )1 21 31 4232434 . 4 Для этого, согласно таблице настроек, необходимо на настроечные входы 8 и 9 подать значения 10 и 21 соответственно. В таком случае первообразная функция устройства принимает вид( 1 ,2 ,3 ,4 ,0,1)74 ( 1 ,2 ,3 ,4 ,0,1,1)65 ( 1 ,2 ,3 ,4 ,1,1)42 ( 1 ,2 ,3 ,4 )43 ( 1 ,2 ,3 ,4 )42 ( 1 ,2 ,3 ,4 ). Основным достоинством устройства является то, что устройство имеет только два настроечных входа, что является оптимальным при условии простой настройки на вычисление четырех полиномиальных симметрических булевых функций, зависящих от четырех переменных. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.