6.4. Моделі та методи синтезу в асп проміжних дешифраторів уфп
Аналіз результатів теорії інтелекту [5–7], яка базується на АСП (див. підрозділ 1.2) у процесі синтезу алгоритмів і структур, показав об’єктивну сумісність їх зі задачами створення k-значних структур, хоча отримані там результати не оптимальні, оскільки під час створення технічних засобів був обраний шлях повної аналогії й толерантності з цифровими (двійковими) засобами і пристроями. Усе це призвело до необхідності доповнення й подальшого розвитку засобів АСП у бік їх поширення на суттєво k-значні структури, зокрема просторові УФП.
6.4.1. Універсальний тризначний УФП потенційного типу [87] структурно синтезовано і проаналізовано в підрозділі 6.3, де показано необхідність уведення нових компонентів – дешифратора, комутатора та блока керування, які ефективно з точки зору паралелізму будуються зі застосуванням методів синтезу в алгебрі скінченних предикатів.
Теорія та практика штучного інтелекту використовує поняття елемента розпізнавання, який при подачі на його вхід літери виробляє на виході сигнал «1». При подачі будь-якої іншої літери елемент розпізнавання виробляє сигнал «0», що свідчить про незбіжність літери, яка надійшла, з потрібною літерою , що аналітично описується виразом (1.3).
У разі використання як елемента розпізнавання АЦП паралельного типу (лінійка компараторів з єдиним опорним дільником напруги) реалізуємо елемент розпізнавання k-значних сигналів з одним входом і k виходами. Для цього необхідно розв’язати задачу однозначного розпізнавання, коли амплітуда вхідного k-значного сигналу перетинає опорні рівні з меншими значеннями амплітуд, що досягається шляхом уведення на кожному прямому виході компаратора додатково двовходового елемента 33.1 І, причому до одного входу необхідно підключити прямий вихід компаратора, а на інший – подати сигнал з інверсного виходу наступного компаратора (рис. 6.8). Щоразу під час спрацювання наступного компаратора на його інверсному виході 10 з’явиться сигнал «0», який надійде на другий вхід елемента 33.1 І, а оскільки на перший вхід елемента 33.1 І подано сигнал «1», у результаті відбудеться логічне відключення виходу 7 попереднього компаратора 25, що розпізнає менше значення k-значного сигналу.
Логіку роботи блока 2 дешифратора тризначного УФП описує така система рівнянь АСП:
(6.1)
де
– сигнал інверсного виходу 8 першого
компаратора 25; x1
– сигнал прямого виходу 7 першого
компаратора 26;
– інверсний сигнал із виходу 10 другого
компаратора 26; x2
– прямий сигнал із виходу 9 другого
компаратора 26.
Повертаючись до роботи блока 3 комутатора, необхідно зазначити, що на його входи 11–13, 14–16 надходять сигнали від дешифратора 2 та блока 4 керування, тобто сигнали y0, y1, y2 і r0, r1, r2, причому сигнали від дешифратора 2 здійснюють вибір блока 3.k (k = 1 ... 3) комутації, а сигнали r0, r1, r2 від блока 4 керування – вибір значення з k, які повинні бути підключені на вихід 20 перетворювача, відповідні виходи блоків 3.k об’єднані разом і утворюють три виходи 17–19 комутатора 3.
Рис. 6.8. Структурно-логічні схеми дешифратора, комутатора та блока керування тризначного УФП
Формально робота комутатора 3 може бути описана такою системою рівнянь:
(6.2)
6.4.2. Синтез структури універсального десятизначного УФП потенційного типу [86] із застосуванням АСП описано вище у підрозділі 6.3 (див. рис. 6.7). Використовуючи в АЦП 1 дев’ять компараторів 74.1–74.9, можна розпізнати десять рівнів десятизначного сигналу. Для розпізнавання нульового сигналу при цьому не потрібен окремий компаратор, оскільки інверсний сигнал із виходу 8 першого компаратора повністю відповідає тому сигналу, який повинен формувати елемент розпізнавання «0». Сигнал розпізнавання «1» від компаратора 74.1 проходить через елемент 85.1 І у тому разі, коли не включений компаратор 74.2, що розпізнає логічну «2» і відбувається розпізнавання логічної «1», тобто на вхід 6 АЦП 1 надійшов десятизначний сигнал із рівнем, що дорівнює «1». Відповідно, коли на вхід 6 надходить логічна «2», здійснюється відключення прямого виходу 7 попереднього компаратора і на окремий прямий вихід 9 другого компаратора 74.2 надходить логічна «1», яка сигналізує, що відбулося розпізнавання логічної «2». Аналогічно відбувається робота всіх наступних компараторів 74.і під час перевищення рівня вхідного сигналу над наступним і-тим опорним рівнем, крім останнього. Річ у тому, що наступного вищого рівня вхідного сигналу немає, а всі решта значень є меншими, отже, відпадає необхідність відключення даного виходу дією наступного каскаду.
Усі описані логічні функції виконує ДШ 2 (рис. 6.9), а логіка його роботи описується таблицею істинності (табл. 6.6).
Логіку роботи ДШ 2 десятизначного УФП описує система рівнянь:
(6.3)
де
–
– сигнали інверсних виходів 8, 10, ..., 24
АЦП 1;x1
– x9
– сигнали прямих виходів 7, 9, ..., 23 АЦП
1; & – операція кон’юнкції.
Повертаючись до роботи блока 3 комутатора (рис. 6.10), варто зазначити, що на його входи 25–34, 35–44 надходять сигнали від дешифратора 2 та блока 4 керування. Позначимо (табл. 6.7) ці сигнали як y0, y1, ..., y9 і r0, r1, ..., r9, причому сигнали y0, y1, ..., y9 від ДШ 2 здійснюють вибір блока 3.k (k = 1 ... 10) комутації, а сигнали r0, r1, ..., r9 від ДШ 2 – вибір значення з k, яке повинно бути підключене на вихід 55 перетворювача. Відповідні виходи блоків 3.k об’єднані разом і утворюють десять виходів 45–54 комутатора 3. Використання провідного АБО на виходах 45–54 правомірне, оскільки в кожний такт роботи перетворювача активним є тільки один із виходів блоків 3.k комутації.
Рис. 6.9. Структурно-логічні схеми АЦП та дешифратора десятизначного УФП
Таблиця 6.6
Таблиця істинності роботи комплексу АЦП та дешифратора десятизначного УФП
|
Вхід 6
X |
Виходи АЦП |
Входи ДШ | ||||||||||||||||||||||||||
|
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
6 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
7 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
8 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
9 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
217
| ||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 6.10. Структурно-логічні схеми комутатора та блока керування десятизначного УФП
Таблиця 6.7
Таблиця істинності роботи блока керування десятизначного УФП
-
Вхідні сигнали блока керування (БК)
Вихідні сигнали БК
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
219
Формально робота комутатора 3 може бути описана системою рівнянь:
(6.4)
де
– операція диз’юнкції.
Отже, використовуючи як елемент розпізнавання АЦП паралельного типу (лінійка компараторів з єдиним опорним дільником напруги) із просторовим дешифратором, реалізовано k-значний елемент розпізнавання k-значних сигналів з одним входом і k виходами, що й дозволяє застосовувати АСП для синтезу універсальних просторових k-значних перетворювачів, формалізує принцип симбіозу та дозволяє спростити технічну реалізацію високоефективних k-значних структур. Оскільки в кожний такт роботи просторового універсального перетворювача активним є тільки один просторовий напрямок, у його структурі можливе використання провідного АБО, що кардинально змінює всі підходи щодо синтезу k-значних структур зі застосуванням АСП та щодо використання в майбутньому під час мікроелектронної реалізації на БМК та ПЛМ меншої міри інтеграції. Проте одновходові УФП характеризуються низькими функціональними можливостями, оскільки реалізують лише одномісні функції k-значної логіки, що замало для задач ШІ. Отже, виникає необхідність переходу до багаторозрядних зображень літер алфавіту та створення багатовходових УФП, керованих зовні теж k-значними сигналами й структурами.