Для удовлетворения современных потребностей науки, техники и производства необходимы вычислительные средства, ориентированные на высокопроизводительную обработку непрерывной (аналоговой) информации в режиме реального времени. К таким средствам могут быть отнесены коммутационно-логические преобразователи и сети, построенные в элементном базисе реляторов - аналоговых нейроподобных элементов с высокой концентрацией воспроизводимых операций и функций и предназначенные для решения типовых задач ранговой обработки аналоговых сигналов (адресная или ранговая идентификация, селекция, сортировка, определение расстояния Хемминга и др.) [1].

Математическую основу синтеза реляторных устройств составляет прикладная теория предикатной алгебры выбора (ПАВ) [2]. При этом сама процедура синтеза традиционно сводится к получению необходимых ПАВ-функций (математических моделей заданных реляторных устройств), выраженных через базовые операции ПАВ, и к последующей схемной реализации этих функций в адекватном ПАВ элементном базисе реляторов. В результате применения указанной процедуры были получены многочисленные схемотехнические решения реляторных устройств первого поколения, в котором объектом синтеза является схема на дискретных элементах (реляторах) [1,3].

Однако, достижения в области микроэлектроники создали предпосылки для появления реляторных устройств нового поколения, в котором объектом синтеза должна стать структура сверхбольшой интегральной схемы (СБИС). Как известно, идеальной основой для построения СБИС являются однородные вычислительные среды (ОВС) [4], состоящие из одинаковых, одинаковым образом соединенных между собой, элементарных автоматов (элементов). Регулярность, заложенная в ОВС, позволит обеспечить возможность эффективной однокристальной реализации реляторных устройств, повысить их дефектоустойчивость и надежность [5,6].

В докладе рассматривается однородная реляторная сеть, построенная по принципу двумерной ОВС. Указанная сеть размерности (рис.1) состоит из одинаковых реляторных элементов, каждый из которых одинаково соединен с четырьмя соседними и воспроизводит операции

;

.

Здесь и есть соответственно информационные и идентифицирующие аналоговые сигналы (напряжения); при , при . Идентифицирующие каналы релятора являются обратимыми. Это означает, что входы, на которых действуют сигналы , могут быть использованы в качестве выходов, а выходы - в качестве входов релятора.

Сеть (рис.1) имеет два операционных канала и , одновременно участвующих в вычислительной процедуре. Таким образом, при , по каждому из выводов и воспроизводится соответственно операция

(1)

(2)

селекции компоненты заданного ранга в кортеже информационных аналоговых сигналов ; - идентифицирующие аналоговые сигналы. При этом, по группе выводов воспроизводится операция

(3)

сортировки компонент кортежа по их ранговым признакам. Согласно (1), номер идентифицирующего сигнала , прошедшего на вывод , указывает на адрес i компоненты заданного ранга r в кортеже .

Рис.1 Однородная реляторная сеть, построенная по принципу OBC, размерности n? n.

В обращенном включении идентифицирующих каналов реляторной сети, то есть при по каждому из выводов воспроизводится операция

(4)

идентификации ранга заданного аналогового сигнала . Здесь номер сигнала , прошедшего на вывод , указывает на ранг r заданного сигнала в кортеже .

Еще одной задачей, которая может быть решена предложенной реляторной сетью, является определение расстояния Хемминга между ранговыми ситуациями и ; есть v-я (w-я) из n! перестановка чисел 1,...,n. Для обеспечения указанного необходимо объединить соответствующие выводы каналов B и C: . В этом случае при ; ; (рис.2) по группе выводов воспроизводится операция

, (5)

где есть ранги сигналов соответственно.

Рис.2 Реляторная сеть для определения расстояния Хэмминга между двумя ранговыми ситуациями.

Согласно (5), номер i вывода , для которого , укажет адрес сигналов и одинаковых рангов . Количество таких выводов является мерой близости между ранговыми ситуациями и , а число выводов , для которых , есть Хеммингово расстояние между и .

1. Волгин Л.И. Реляторные нейропроцессоры и коммутационно-логические преобразователи аналоговых сигналов с кодированием номером канала.-Ульяновск:УлГТУ,1996.-73с.

2. Волгин Л.И. Комплементарная алгебра и предикатная алгебра выбора.-Ульяновск:УлГТУ,1996.-67с.

6. Андреев Д.В. Критерии качества современных вычислительных и кибернетических устройств//Сборник тезисов всероссийской науч.-техн. конф. "Проблемы сертификации и управление качеством".-Ульяновск:УлГТУ,1998.-ч.3 -С.41-44.