Устройство для сдвига информации

Бутяг орректородписноеСССР 13035, Я лиал ППП д, 4/Ь ектная,РтЗФФ лю Д йоКлаи едактор М. Бандурааказ 6748/53ВНИИ Составитель В. ГречневТехред И. Верес КТираж 583 ПГосударственного комитетаелам изобретений и открытийоскаа, Ж ЗЬ, Раушская наб.,Патент, г. Ужгород, ул ПроГлогу 351188783 входами второго коммутатора, выход сумматора по модулю два блока контроля 1Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для сдвига информации на заданное число разрядов с соответствующим заполнением высвобождающихся позиций и контроля по четности правильности выполнения операций сдвига и может быть использовано в ЭВМ, вычислительных устройствах и приборах цифровой автоматики (например, для построения АЛУ с плавающей запятой, умножителей, устройств деления, для выравнивания границ слов, считанных из памяти и др.), а также для построения сдвигающих устройств повышенной разрядности.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля сдвига.На фиг. 1 изображена структурная схема контролируемого устройства для сдвига инфор маци и; на фиг. 2 - функциональна я схема двух коммутаторов блока коммутаторов; на фиг. 3 - функциональная схема первого коммутатора; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; на фиг. 5 - функциональная схема первого мультиплексора; на фиг, 6 - функциональная схема счетчика и четвертого коммутатора; на фиг. 7 - функциональная схема формирователя записи; на фиг. 8 - функциональная схема третьего. коммутатора; на фиг. 9 - функциональная схема пятого коммутатора; на фиг, 10 - функциональная схема блока записи контрольного разряда; на фиг, 11 - функциональная схема блока формирования четности данных; на фиг. 12 - функциональная схема блока коррекции четности; на фиг. 13 - функциональная схема блока контроля ошибки.Устройство для сдвига информации (фиг. 1) содержит блок 1 коммутаторов, формирователь 2 записи, первый дешифратор 3, обеспечивающий реализацию заданного типа сдвига, второй дешифратор 4, обеспечивающий реализацию заданного шага сдвига, первый коммутатор 5, второй коммутатор 6, первую группу 7 выходов устройства, первый мультиплексор 8, регистр 9, второй мультиплексор 1 О, первую группу 11 входов устройства, соединенную с источником сдвигаемой информации, вторую группу 12 входов устройства, соединяющуюся с подобным устройством, расположенным слева, вторую группу 13 входов устройства,5 10 15 го 25 35 40 45 ошибки является выходом ошибки устройства. 2соединяющуюся с подобным устройством, расположенным справа, вторую группу 14 выходов устройства, соединяющуюся с подобным устройством, расположенным слева, третью группу 15 выходов устройства, соединяющуюся с подобным устройством, расположенным справа, второй вход 16 устройства, соединенный с внешним источником информации о величине шага сдвига, третий коммутатор 17, четвертый коммутатор 18, блок 19 управления, третий вход 20 устройства, соединенный с внешним источником сигнала начала операции, четвертый вход 21 устройства, соединенный с внешним источником информации о режиме работы, пятый вход 22 устройства, соединенный с внешним источником синхросигналов, счетчик 23, шестой вход 24 устройства, соединенный с внешним источником информации о величине расширенного шага сдвига, седьмой вход 25 устройства, соединенный с источником логического нуля, первый вход 26 устройства, соединенный с внешним источником информации о типе сдвига, выход 27 устройства, соединенный с внешним приемником сигнала конца операции, пятый коммутатор 28, выход 29 левого контрольного разряда устройства, соединяющийся с подобным устройством, расположенным слева, вход 30 левого контрольного разряда устройства, соединяющийся с подобным устройством, расположенным слева, вход 31 контрольного разряда устройства, соединенный с внешним источником контрольного разряда, шестой коммутатор 32, выход 33 правого контрольного разряда устройства, соединяющийся с подобным устройством, расположенным справа вход 34 правого контрольного разряда устройства, соединяющийся с подобным устройством, расположенным справа, блок 35 записи контрольного разряда, блок 36 формирования четности данных, блок 37 коррекции четности, сумматор 38 по модулю два, выход 39 контрольного разряда устройства, соединенный с внешним приемником контрольного разряда выходных данных, блок 40 контроля ошибки, выход 41 ошибки устройства, соединенный с внешним приемником сигнала ошибки сдвига.Коммутатор сдвига вправо и комму; татор сдвига влево на два разряда (фиг. 2) блока 1 коммутаторов содержит элементы И 42 - 59, 1188783Первый коммутатор 5 (фиг, 3) содержит элементы И 60 - 89.Блок 19 управления (фиг. 4) содержит элементы И 90 - 102, элементы ИЛИ 103 - 112 и триггер 113.Первый мультиплексор 8 (фиг. 5) содержит элементы ИЛИ 114 - 121.Счетчик 23 и четвертый коммутатор 18 (фиг. 6) содержат соответственно трех- разрядный вычитающий счетчик 23 и элемент И 122, элемент НЕ 123 и элемент И 124. Формирователь 2 записи (фиг. 7) содержит элементы И 125, 126 и элементы ИЛИ 127, 128.Третий коммутатор 17 (фиг. 8) содержит элементы И 129 - 136.Пятый коммутатор 28 (фиг. 9) содержит элементы И 137, 138.Блок 35 записи контрольного разряда (фиг. 10) содержит элементы И 139, элементы ИЛИ 140, 141 и Р-триггер 142.Блок 36 формирования четности данных (фиг. 11) содержит сумматоры 143 - 145 по модулю два.Блок 37 коррекции четности (фиг. 12) содержит элементы ИЛИ - НЕ 146 и элемент И 147.Блок 40 контроля ошибки (фиг. 13) содержит элемент ИЛИ 148 и сумматор 149 по модулю два.По входу 26 устройства поступает информация о типе сдвига, которая приходит в виде трехразрядного слова, Соответственно устройство выполняет следующие типы сдвига:код 000 - циклический сдвиг вправо; код 001 - циклический сдвиг влево; код 010 - арифметический сдвиг вправо с заполнением освободившихся разрядов знаковым;код 011 - арифметический сдвиг влево с заполнением освободившихся разрядов логическим нулем;код 100 - логический сдвиг вправо с заполнением освободившихся разрядов логическим нулем;код 101 - логический сдвиг влево с заполнением освободившихся разрядов логическим нулем. По входу 16 устройства поступает информация о шаге сдвига, которая приходит в виде рехразрядного слова. Соответственно устройство выполняет сдвиг на следующие числа разрядов:код 000 - без сдвига;код 001 - сдвиг на один разряд;код 010 - сдвиг на два разряда;код 011 - сдвиг на три разряда;код 100 - сдвиг на четыре разряда; код 101 - сдвиг на пять разрядов;код 110 - сдвиг на шесть разрядов; код 111 - сдвиг на семь разрядов. 5 1 О 15 о 25 30 35 40 45 50 55 По входу 24 устройства поступает информация о расширенном шаге сдвига,которая приходит в виде трехразрядногослова. Соответственно устройство выполняет сдвиг на восемь разрядов следующеечисло раз:код 000 - без сдвига;код 001 - сдвиг на восемь разрядоводин раз;код 010 - сдвиг на восемь разрядовдва раза;код 011 - сдвиг на восемь разрядовтри раза;код 100 - сдвиг на восемь разрядовчетыре раза;код 101 - сдвиг на восемь разрядовпять раз;код 1 О - сдвиг на восемь разрядовшесть раз;код 111 - сдвиг на восемь разрядовсемь раз.Устройство для сдвига информации работает следующим образом (для определенности примем, что разрядность устройства К=8).По четвертому входу 21 устройства поступает информация о режиме работы устройства, которая приходит в виде двухразрядного слова. Соответственно этому возможны четыре режима работы:00 - режим одиночной работы;01 - режим групповой работы в качестве головного устройства;10 - режим групповой работы в качестве оконечного устройства;11 - режим групповой работы в качестве среднего устройства.Рассмотрим работу 24-разрядного сдвигающего устройства, в котором использованы три устройства, работающих в различных режимах: головного устройства, среднего устройства и оконечного устройства. Покажем работу этого устройства на примереработы головного устройства при выполнении циклического сдвига вправо на десятьразрядов,В начальный момент времени Ь каждоеустройство приводится в исходное состояние:на первом входе 26 устройства фиксируется кодовая комбинация 000, в результате чего первый дешифратор 3 формирует сигнал ЯО циклического сдвига вправо,который поступает на шестой вход блока 19управления;на втором входе 16 устройства фиксируется комбинация 0 10, в результате чего второй дешифратор 4 формирует сигналб 2сдвига на два разряда, который поступает на первый вход третьего коммутатора 17;на шестом входе 24 устройства формируется кодовая комбинация 001 (расширенный шаг сдвига), которая записывается всчетчик 23, в результате чего четвертыйкоммутатор 18 формирует сигнал Р 1, ко 1188783торый поступает на пятый вход блока 19 управления. Заметим, что общий код по входам 24 и 16 равен общему шагу сдвига - десятй (001010).Устройство запускается в работу в момент времени 1 сно импульсным сигналом начала операции (СНО) который поступает по третьему входу 20 устройства. СНО устанавливает в единичное состояние триггер 113 в блоке 19 управления и одновременно разрешает запись контрольного разряда по входу 31 контрольного разряда устройства в блок 35 записи контрольного разряда.Одновременно по первой группе 11 входов устройства подается К-разрядное информационное слово, которое через второй мультиплексор 1 О поступает на вход группы регистра 9 и записывается в него с приходом сигнала начала операции на вход записи.По сигналу 50 в блоке 19 управления с приходом сигнала Р вырабатываются следующие сигналы;77, который поступает на первый вход передающей части второго коммутатора 6 и на второй управляющий вход шестого коммутатора 32, в результате чего происходит передача К-разрядного слова из регистра 9 и контрольного разряда из блока 35 записи контрольного разряда на среднее устройство; ЧЗ, который поступает на второй вход приемной части первого коммутатора 5 и на второй управляющий вход пятого коммутатора 28, в результате чего происходит прием Кразрядного слова и контрольного разрядаиз оконечного устройства.С приходом очередного синхросигнала по пятому входу 22 устройства на четвертый вход блока 19 управления в последнем при наличии единичного состояния триггера 113 вырабатывается сигнал О, который производит запись принятых К-разрядного слова в регистр 9 и контрольного разряда в блок 35 записи контрольного разряда, а также вычитание единицы из содержимого счетчика 23, в результате чего содержимое счетчика 23 станет равным нулю, и четвертым коммутатор 18 вырабатывает сигнал РО, который поступает на первый вход блока 19 управления и на второй вход третьего коммутатора 17.В блоке 19 управления при наличии сигнала с приходом сигнала РО вырабатываются следующие сигналы:75, который поступает на первый вход второго коммутатора 6 и на пятый вход блока 1 коммутаторов;Ъ 1, который поступает на второй вход первого коммутатора 5.В третьем коммутаторе 17 с приходом сигнала РО при наличии сигнала 02 с выхода второго дешифратора 4 вырабаты 5 1 О 20 вается сигнал Н 2, который поступает на второй вход блокакоммутаторов и на второй вход элемента ИЛИ - НЕ 146 блока 37 коррекции четности.В четвертом коммутаторе 8 по сигналу РО с приходом очередного синхросигнала по входу 22 устройства вырабатывается сигнал Р 2, который поступает: на пятый вход блока 19 управления и сбрасывает триггер 1 13 в нуль, в результате чего сигнал 0 вырабатываться не будет; а также на третий вход блокакоммутаторов, в которомпо сигналам 5 и Н 2 происходит сдвиг вправо информации, поступающей на вход четвертой группы блока 1 коммутаторов с выхода группы регистра 9, и одновременно формируется сигнал конца операции. Выдвигаемые вправо разряды информации появляются на выходе третьей группы блока 1 коммутаторов и через передающуючасть второго коммутатора 6 поступают на среднее устройство по третьей группе 15 выходов устройства, одновреме 1 но через приемную часть первого коммутатора 5 происходит прием выдвинутых разрядов из оконечного устройства, которые поступают на вход первой группы первого мультиплексора 8, на вход третьей группы которого поступает сдвинутая вправо информация с выхода первой группы блокакоммутаторов, в результате чего на выходегруппы первого мультиплексора 8 формиру 30ются сдвинутые вправо выходные данные,которые поступают на вход группы сумматора 38 по модулю два и на первыйвыход 7 устройства,Работа среднего и оконечного устройствполностью аналогичны описаннои работеголовного устройства.Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме одиночной работы (т. е. приорганизации К-разрядного сдвигающегоустройства). Пусть осуществляется циклический сдвиг вправо на два разряда. Работа40 устройства в этом режиме осуществляетсяследующим образом.В исходном состоянии:а) на первом входе 26 устройства фиксируется кодовая комбинация 000, в результате чего дешифратор 3 формирует сигнал45 ЯО циклического сдвига вправо;б) на втором входе 26 устройства фиксируется кодовая комбинация 010, в результате чего дешифратор 4 формирует сигнал62 сдвига на два разряда;в) на шестом входе 24 устройства фиксируется кодовая комбинация 000, показывающая, что расширенного шага сдвиганет.Устройство запускается в работу импульсным сигналом СНО по третьему входу 20.55 Работа устройства в режиме одиночной работы во многом аналогична описанной работе головного устройства. Отличие состоитв том, что в данном режиме с приходомсигнала СНО четвертый коммутатор 18 формирует по нулевому содержимому счетчика 23 сигнал РО, т. е. передачи (приема) байта информации осуществляться не будет.Рассмотрим работу 24-разрядного сдвигающего устройства, а также работу устройства в режиме одиночной работы при осуществлении остальных типов сдвига на указанный шаг сдвига.Покажем осуществление арифметического сдвига вправо с заполнением освободившихся разрядов знаковым разрядом, который задается кодовой комбинацией 010 на входе 26 устройства, или логического сдвига вправо с заполнением освободившихся разрядов логическим нулем, который задается кодовой комбинацией 100 на входе 26, Дешифратор 3 расшифрует указанные коды и вырабатывает соответственно сигнал Б 2 или 84.Работа среднего и оконечного устройства аналогична описанной работе головного устройства при выполнении циклического сдвига вправо. Работа головного устройства и работа устройства в режиме одиночной работы аналогична описанной работе головного устройства и работе устройства в режиме одиночной работы при выполнении циклического сдвига вправо, однако в блоке 19 управления по сигналу 52 (или 54) с приходом сигнала Р 1 сигнал ЧЗ не вырабатывается из-за режима головного устройства и приема К-разрядного слова на регистр 9 через приемную часть первого коммутатора 5 и приема контрольного разряда в блок 35 записи контрольного разряда через пятый коммутатор 28 из оконечного устройства не произойдет. Кроме того, в блоке 19 управления по сигналу Б 2 (или Я 4) с приходом сигнала НО сигнал И не вырабатывается, и приема выдвигаемых разрядов из оконечного устройства через приемную часть первого коммутатора 5 на первый мультиплексор 8 не произойдет (аналогично и для устройства в режиме одиночной работы). Покажем осуществление циклического сдвига влево, который задается кодовой комбинацией 001 на входе 26 устройства, в результате дешифрации которой дешифратор 3 формирует сигнал Ь 1, поступающий на первый вход блока 19 управления.Работа головного, среднего и оконечного устройств аналогична описанной работе головного устройства при выполнении циклического сдвига вправо, а работа устройства в режиме одиночной работы аналогична описанной работе устройства в режиме одиночной работы при выполнении циклического сдвига вправо, однако по сигналу Ь в блоке 19 управления с приходом сигнала Р 1 вырабатываются сигналы: Ч 8, поступающий на первый управляющий 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вход пятого коммутатора 28 и на первый вход первого коммутатора 5, в результате чего происходит передача К-разрядного слова из регистра 9 и контрольного разряда из блока 35 записи контрольного разряда на соседнее левое устройство; Ч 4, поступающий на второй вход второго коммутатора 6 и на первый управляющий вход шестого коммутатора 32, в результате чего происходит прием К-разрядного слова и контрольного разряда из соседнего правого устройства.Кроме того, по сигналу 1 в блоке 19 управления с приходом сигнала РО вырабатываются сигналы; Ч 6, который поступает на первый вход передающей части первого коммутатора 5 и на пятый вход блока 1 коммутаторов; Ч 2, который поступает на второй вход приемной части второго коммутатора 6 (аналогично и для устройства в режиме одиночной работы),Покажем осуществление арифметического сдвига влево с заполнением освободившихся разрядов логическим нулем, который задается кодовой комбинацией О 1 на входе 26 устройства, или логический сдвиг влево с заполнением освободившихся разрядов логическим нулем, который задается кодовой комбинацией 101 на входе 26 устройства. Дешифратор 3 расшифрует указанные кодовые комбинации и вырабатывает соответственно сигнал 53 или 55.Работа головного, среднего и оконечного устройств аналогична описанной работе этих устройств при выполнении циклического сдвига влево, работа устройства в режиме одиночной работы аналогична описанной работе этого устройства при выполнении циклического сдвига влево, однако по сигналу ЯЗ (или 55) в блоке 19 управления с приходом сигнала Р 1 сигнал М 4 не вырабатывается, а по сигналу 83 (или 85) в блоке 19 управления с приходом сигнала РО сигнал Ч 2 не вырабатывается.Теперь рассмотрим работу предлагаемого устройства с точки зрения обнаружения ошибок сдвига.1. В режиме одиночной работы:1. При выполнении операций циклического, арифметического и логического сдвига вправо выдвигаемые разряды с выхода третьей группы блока 1 коммутаторов поступают на входы первого сумматора 143 по модулю два блока 36 формирования четности данных, на вход третьего сумматора 145 по модулю два которого поступают сдвинутые вправо разряды из выхода первой группы блока 1 коммутаторов. В блоке 36 формирования четности данных при этом формируются соответственно четности РЗ и Р 5, которые поступают на первый вход элемента ИЛИ 148 и второй вход сумматора 149 по модулю два блока 40 контроля ошибки, на третий вход сумматора 149 по модулю два которого поступает контрольный разряд Х 8 из блока 35 записиконтрольного разряда, а на четвертый вход сумматора 149 по модулю два поступает значение коррекции четности Р 6 (в случае выполнения операции арифметического сдвига вправо) из блока 37 коррекции четности, на третий вход элемента И 147 которого поступает сигнал 2 (в случае выполнения арифметического сдвига вправо) из дешифратора 3, а на второй вход элемента И 147 поступает значение знакового разряда ХО из регистра 9, на вход элемента ИЛИ - НЕ 146 блока 37 коррекции четности поступают сигналы НО, Н 2, Н 4 или Н 6 с выхода третьего коммутатора 17 (в случае, если шаг сдвига четный). Предположим, что произошла одиночная ошибка на выходе второй группы блока коммутаторов 1. Тогда эта ошибка будет обнаружена контролем по четности в блоке 40 контроля ошибки путем сравнения контрольного разряда Х 8, четности Р 5 и значения коррекции четности Р 6 (в случае выполнения арифметического сдвига вправо) с значением четности РЗ, в результате чего блок 40 контроля ошибки формирует сигнал Ошибка, поступающий на выход 41 ошибки устройства. 2. При выполнении операций циклического, арифметического и логического сдвига влево выдвигаемые разряды с выхода второй группы блока 1 коммутаторов поступают на вход второго сумматора 144 по модулю два блока 36 формирования четности данных, на вход третьего сумматора 145 по модулю два которого поступают сдвинутые влево разряды из выхода первой группы блока 1 коммутаторов.В блоке 36 формирования четности данных при этом формируются соответственно четности Р 4 и Р 5, которые поступают на вторые входы элемента ИЛИ 148 и сумматора 149 блока 40 контроля ошибки. Значение коррекции четности при данных типах сдвига, как и при циклическом сдвиге вправо или логическом сдвиге вправо, будет равно нулю. Дальнейшая работа будет полностью аналогична описанной,Предположим, что произошла одиночная ошибка на выходе третьей группы блока 1 5 10 15 20 25 30 35 40 коммутаторов. Тогда эта ошибка будет обнаружена контролем по четности в блоке 40 контроля ошибки путем сравнения контрольного разряда Х 8 и четности Р 5 с значением четности Р 4, в результате чего блок 40 контроля ошибки формирует сигнал Ошибка, поступающий на выход 41 ошибки устройства.3. При выполнении любого типа сдвига и при ошибке на выходе первой группы блока 1 коммутаторов, эта ошибка будет обнаружена контролем по четности в блоке 40 контроля ошибки путем сравнения четности РЗ (или четности Р 4), контрольного разряда Х 8 и значения коррекции четности Р 6 (в случае выполнения арифметического сдвига вправо) с значением четности Р 5, в результате чего блок 40 контроля ошибки формирует сигнал Ошибка, поступающий на выход 41 ошибки устройства.11, Обнаружение одиночных ошибок сдвига при работе устройства в качестве головного, среднего и оконечного полностью аналогично обнаружению одиночных ошибок сдвига при работе устройства в режиме одиночной работы, как это описано в пп. 1, 2 и 3.Сигнал конца операции, поступающий с четвертого выхода блока 1 коммутаторов на выход 27 устройства, информирует центральное устройство управления (УУ) об окончании процесса сдвига, а сигнал Ошибка, поступающий с выхода 41 устройства, информирует центральное УУ об окончании процесса контроля сдвига, после чего центральное УУ имеет возможность приема сдвинутой информации с выхода группы 7 устройства на некоторый регистр, Прием сдвинутой информации осуществляется за время приема Т, после чего в конечный момент времени 1 центральное УУ снимает свои сигналы на входах устройства. В результате устройство приводится в исходное состояние.Время операции сдвига и контроля сдвига Ткоторое длится от момента времени 1, до момента времени 1 ь является переменным, равным Т ипри минимальном шаге сдвига и Тсдвмакс при максимальном (расширенном) шаге сдвига.блан блюн бЗ е. 4. Олоноо 118878 Ь Рлтблющ 7 Р А,Л,М аланом5 Ибл ономб ЗЯ блоном И блофам 751188783 Яг. б йп Клона Ол Хлои Фблоуом 17, УУ4 Вдоль У ололам 7, Ю Хлолу у