Асинхронный регистр сдвига

СОЮЗ СОВЕТСКИХсанцнпиапекРЕСПУБЛИК СЮ С 11 С 19 0 УЦАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ОССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТО гУАние изОБРетения." ;3омм свидвткпьству ПИС 0 4/18-2 4 а(прототип) вс нс мичес ут социал АН СССР 7.6(088,8 орское св л, С 11 С кое свид С 11 Срс кл егист- нечет(54)(57) 1. АСИНХРОННЫМИ. РЕГИСТРСДВИГА, содержащий ячейки памяти,причем первый, второй и третий выходы каждой четной ячейки памяти соединены соответственно с первым, вторым н третьим входами предыдуцей нечетной ячейки памяти, а четвертыйи пятый входы каждой нечетной ячейки памяти, кроме первой, соединеныс вторым и третьим выходами предыдущей четной ячейки памяти, первыйвход каждой чеаной ячейки памяти,кроме последней, .соединен с первымвыходом последующей нечетной ячейкипамяти, а второй и третий входы каждой четной ячейки памяти - с первыми вторым выходами предыдуцей нечетной ячейки памяти, четвертый и пятый входы первой нечетной ячейкипамяти являются вторым и третьЯмвходами регистра, первый, второй итретий выходы последней четной ячейки памяти являются соответствующими выходами регистра, первый вход ипоследней четной ячейки памяти является четвертым входом регистра,первый выход первой нечетной ячейкипамяти является четвертым выходомрегистра, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упроцения рра, в нем шестой вход каждой ЯО 015441 А Фной ячейки памяти, кроме последней, соединен с вторьж выходом следуюцей нечетной ячейки памяти, а четвертый, пятый и шестой входы каждой четной ячейки памяти, кроме первой, соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами предыдущей четной ячейки памяти, четвертый вход первой четной ячейки памя- . ти является. первым входом регистра, шестой вход последней нечетной ячейки памяти - пятым входом регистра, второй выход первой нечетной ячейки памяти - пятым выходом регистра,2, Регистр сдвига по п. 1, о тл и ч а ю ц и й с я тем, что каждаяего нечетная ячейка памяти выполнена в виде двухстабильного триггера, состоящего из двух элементов И-ИЛИНЕ, имеюцих две группы входов И, причем выходй первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ соединены с входами второй группы входов И второго и первого элементов И-ИЛИ-НЕ и являются первым и вторым выходами ячейки памяти, входы первой групны входов И первого элемента И-ИЛИ-НЕ являются вторым, третьим.и шестым входами ячейки памяти, а соответствующйе входы второго элемента И-ИЛИ-НЕ первым, четвертым и пятым входами ,ячейки памяти.3. Регистр сдвига по п. 1. о т;л и ч а ю ц и й с я тем,-что каждаЯ ,его четная ячейка памяти выполнена в виде трехстабильного триггера,состоящего из трех элементов И-ИЛИ-НЕ, имеющих по двегруппы входов И, причем выходы каждого элемента соединены с входами второй группы вхо,дов И других элементов и являются " выходами ячейки памяти, входы первой группы входов И первого элемента .являются первым и третьим входамиячейки;памяти, первый и второй входы первой группы входов И второго и1015441 третьего элементов соединены и являются вторым и четвертым входами ячейки памяти, а третьи входы первойИзобретение относится к автоматйке и вычислительной технике и Может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин.Известен асинхронный регистр сдвига входы каждой ячейки памяти которого соединены с выходами предыдущей и последующей ячеек, а входы и выходы первой и последней ячеек сое-, динены с выходами и входами источни ка и приемника информации соответственно. Управление регистром в режиме фЗапрос-ответ" осуществляется источником при заполнении регистра информацией) и приемником (при считывании информации из .регистра). Регистр может одновременно воспринимать информацию из источника и передавать в приемник ранее записанную в регистр информацию, т.е. обладает буферными свойствами 1 ), 20Недостаток известного регистра - низкая надежность, так как он неработоспособен при определенном соотношении задержек элементов.Наиболее близок к предлагаемому 25 .регистр, в котором каждая ячейка памяти построена по схеме трехстабильного триггера на трех элементах И-ИЛИ-НЕ и имеет шесть входов, причем три из них соединены с выхода ми предыдущей ячейки, а другие три -с выходами последующей ячейки, а входы и выходы первой и последней .ячеек соединены с выходами и входами источника и приемника информации 35 соответственно. Регистр обладает высокой надежностью функционирования при любых величинах задержек элементов и их соотношении Й.Недостатком укаэанного регистра ;является избыточность оборудования (для хранения и-разрядного кода регистр должен содержать 2 п ячеек памяти, построенных на трех элементах Й-ИЛИ-НЕ каждая).Цель изобретения - экономия оборудования асинхронного регистра сдвига.Поставленная цель достигается, тем, что в асинхронном регистре сдвига, ячейки памяти которого имеют по шесть входов, первый, второй и третий выходы каждой четной ячейки памяти соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами 1 предыдущей нечетной ячейки памяти, 55 группы входов И второго и третьегоэлементов являются шестым и пятымвходами ячейки памяти. 7а четвертый и пятый входы каждой нечетной ячейки памяти, кроме первой, соединены с вторым и третьим выходами предыдущей четной ячейки памяти, первый вход каждой четной ячейки памяти, кроме последней, соединен с первым выходом последующей нечетной ячейки памяти, а второй и третий входы каждой четной ячейки памяти - с первым и вторым выходами предыдущей нечетной ячейки памяти, четвертый и;.пятый входы ,первой нечетной ячейки памяти являются вторым и третьим входами регистра, первый, второй и третий выходы последней четной ячейки памяти являются соответствующими выходамирегистра, первый вход последней четной ячейки памяти является четвертым входом регистра, первый выход первой нечетной ячейки памяти является четвертым выходо;л регистра, шестой вход .каждой нечетной ячейки памяти, кроме последней, соединен со вторым выходом следующей нечетной ячейки памяти, а четвертый, пятый и шестой входы каждой четной ячейки памяти, кроме первой, соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами предыдущей четной ячейки памяти, четвертый вход первой четной ячейки памяти является первым входом регистра, шестой вход последней нечетной ячейки памяти - пятым входом регистра, второй выход первой нечетной ячейки памяти -. пятым выходом регистра..Кроме того, каждая нечетная ячейка памяти .регистра выполнена в виде двухстабильного триггера, состоящего из двух элементов И-ИЛИ-НЕ, имеющих две группы вхОдов И, причем выходы первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ соединены с входами второй группы входов И второго и первого элементов И-ИЛИ-НЕ и являются первым и вторым выходами ячейки памяти, входы первой группы входов И первого элемента И-ИЛИ-НЕ являются вторым, третьим и шестым входами ячейки памяти, а соответствующие входы второго элемента И-ИЛИ-НЕ - первым, ,четвертым и пятым входами ячейки памяти.Каждая четная ячейка памяти регистра выполнена в виде трехстабильного триггера, состоящего из трехэлементов И-ИЛИ-НЕ, имеющих по две группы входов И, причем выходы каждого элемента соединены с входами второй группы входов И других элементов и являются выходами ячейки памяти, входы первой группы входов И первого элемента являются первым и третьим входами ячейки памяти, первый и второй входы первой группы входов И вторОго н третьего элементов соединены и являются вторым и четвертым 10 входами .ячейки памяти, а третьи входы первой группы входов И второго н третьего элементов являются шестым и пятым входами ячейки памяти.На фиг. 1 приведена схема асинх ронного регистра сдвига; на фнг. 2 -Ь.схема нечетной ячейки регистра, на Фиг. 3 - схема четной ячейки (порядок входов и выходов ячеек задается сверху вниз)20Регистр. содержит нечетные 1 (1-1), 1 = 1 и 1 = (1+ 1) ичетные 2 = (1-1), 2 = 1 и 2 = (1+1) ячейки памятиКаждая нечетная ячейка имеет входы 3-8 и выходы 9 и 10, каждая четная ячейка в .входы 11-16 и выходы 17-19. Входы 14-16 первой четной ячейки являются первым 20 вторым 21 н третьим 22 входами регистра, вход 11 последней четной ячейки - четвертью входом 23, а30 вход 8 последней нечетной ячейки - пятьы входом 24 регистра. Выходы 17-19 последней четной ячейки являются первым 25, вторым 26 и третьим 27 выходами регистра, а выходы 9 и 35 10 первой нечетнойфячейки регистраего четвертым 28 и пятыи 29 выходами, Входы 3-5 ячейки 1=1 соединены с выходами 17-19 ячейки 2 = 1, входы 6 и 7 - с входами 15 и 16 ячейки 40 2 = 3.; а вход 8 - с выходом 10 ячейки 1 = (1 + 1), входы 14-16 ячейки 2 = 1 соединены с выходами 17-19 ячейки 2 = (1- 1), входы 12 и 13 с выходами 9 и 10 ячейки 1 1, а вход 11 - с выходом 9 ячейки 1 (д+1)Нечетная ячейка (фиг. 2) является двухщгабильным триггером, построенным нХ двух элементах И-ИЛИ-НЕ 30 и и 31, имеющих,две группы входов И, причем выходы первого 30 и .второго 31 элементов сбединены с входами вто-рой группы входов И второго и первого элементов и являются первьаа 9" и вторым 10 выходами ячейки, входы первой группы входов И первого элемента 30 являются вторым 4, третьиМ 5 и щестым 8 входами ячейки, а соответствующие входы второго элемента 31 - первым 3, четвертым 6 и пятым 60 7 входами ячейки.Четная ячейка (фиг. 3) является трехстабильным триггером, построенньм на трех элементах И-ЙЛИ-НЕ 32-34, имеющих по две группы входов И, 65 причем выходы каждого элемента соединены с входами второй группы входов И других элементов и являются выходами ячейки 17-19,.входы первой группы входов И первого элемента 32 являются первым 11 и третьим 13 входами ячейки, первый и второй входы первой группы входов И второго 33 и третьего 34 элементов соединены и являются вторим 12 и четвертым 14 входами ячейки, а третьи входы первой группы входов И второго 33 и третьего 34 элементов являются шестым 16 н пятым 15 входами ячейки.Асинхронный регистр работает сле" дующим образом.Состояния четной ячейки памяти 2 = 1 (значения на ее выходах 17-19) соответствуют: 011 - информация в ячейке стерта, 101 - в ячейке записана единица, 110 - в ячейке запи-. сан нуль. Состояния нечетной ячейки памяти 1 = 1 (значения на ее выходах 9 и 10) соответствуют: 10 - в ячейке записана метка, 01 - в ячейке метка стерта. Запись информации в четную ячейку 2 = 1 пронсхс нт, если в предыдущей четнОй ячейке 2 = (1- 3) записана информация, а в нечетной ячейке 1 = 1 стерта метка. Стирание информации в четной ячейке 2 = 1 происходит, если в нечетной ячейке 1 = 1 записана метка, а в нечетной ячейке 1 = (1+1) метка стерта. Запись метки в нечетную ячейку 1 = 1 происходит, когда в четную ячейку 2 = д записана информация, а в предыдущей четной ячейке 2 .= (1-,1) информация стерта. Стирание метки в нечетной ячейке 1 = 1, происходит, если в четнсй ячейке 2 = 1 информация стерта, а в следующей нечетнбй ячейке 1 = (1+1) записана метка.Значения на входах 20-22 регистра соответствуют: 011 - источник не передает информацию, 101 - источник передает в регистр ф 1":; 110 - источник передает в регистр ф 0" Значения на входах 23 и 24 регистра соответствуют: 01 - приемник готов при-. нять информацию из.регистра, 10 приемник не готов принять информацию из регистра.Пусть в начальном состоянии во всех нечетных ячейках регистра стерта метка (01),а во всех четных его ячейках информация стерта (011). Кроме того, приемник не готов принять информацию, на входах 23 н 24 имеется значение 10 и это значение не меняется в течение всего времени работы регистра. Источник, установив на входах 20-22 регистра значение 101 (110), записывает в первую четную ячейку единицу (нуль), Эта информация, перезаписываясь из каждой четной ячейки в следующую четную, заполнит все четыре ячейки регист-.ра", включая последнюю, Как только информация будет записана в первую четную ячейку регистра, источник мо жет установить на входах 20-22 регистра значение 011 (при этом допус тимо транзитное. значение 001 и 010 на этих входах и недопустимо 111). После того, как информация будет пе. реписана во вторую четную ячейку, в первую нечетную ячейку запишется метка, после чего сотрется информа- ция в первой ячейке. Далее при ана- логичных условиях,.метка запишется во вторую нечетную ячейку,. а затем сотрется в первой нечетной (т.е.регистр будет готов к приему следующей порции информации) .и, кроме того, сотрется информация во второй четной ячейке. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не достигнет последней нечетной и четной ячеек,которые, в силу того, что значение на входах 23 и 24 регистра зафиксировано (значение 10), не изменят своего состояния: в последней четной ячейке. записана информация, а в нечетной - метка, в результате все ячейки регистра, кроме этих окажутся в начальном состоянии . Процесс записи в регистр следЬщей порции информации аналогичен рассмотренному за исключением того, что эту запись можно начинать сразу после того, как источник воспримет тот факт, что впервые нечетная и четная ячейки оказались в начальном состоянии. При неизменном состоянии приемника, а следовательно, и последних нечетной и четной ячеек, вторая порция информации дойдет до предпоследней четной ячейки регистра, а каждая следующая порция информации будет доходить до четных ячеек с номером на единицу меньшим, чем номер четной ячейки, до которой дошла предыдущая поРция, Так будет продолжаться пока весь регистр не заполнится информацией, после чего источник не сможет запи сать в регистр больше ни одной порции (т.е. будет вынужден остаиовиться), поскольку в первой нечетной ячейке будет записана метка (значение 10). Таким образом, в регистр, содержащий и четных и стольКо же нечетных ячеек можно поместить и порций информации.Пусть теперь все четные ячейки регистра хранят информацию (т.е находятся в состоянии 101 и 110), а во всех нечетных ячейках записана метка. Кроме того, источник не передает информацию в регистр, т.е. на входах 20-22 последнего зафиксировано значение 011, а на входах 23 и 24 - значение 01. Приемник может принять информацию из последней четной ячейки регистра. Затем в пос-.55 60 В известном асинхронном регистре сдвига для того, чтобы различать соседние порции информации, между ячейками, хранящими эти порции, располагается по крайней мйре одна ячейка, в которой информация стерта. В предлагаемом регистре для этой цели используется упрощенная ячейка, в которую записывается метка, разделяющая соседние порции информации (эта ячейка строится не наоснове треХстабильиого триггера, ана основе двухстабильного триггера), Таким образом, экономия оборудования составляет примерно 15-20. ледней четной ячейке стирается информация. После этого приемник устанавливает на входах 23 и 24 регистра значение 10, в результате чего стирается метка в .последней нечетной ячейке. После этого в соответствии с описанным выше процессом записи информации в регистр в последнюю четную ячейку перепишетсяинформация из предпоследней, а в10 последнюю нечетную ячейку запишется метка, При этом в исходном состоянии окажутся предпоследние нечет"ная и четная ячейки, в них запишется информация и метка из предыдущей15 пары ячеек и так будет продолжаться до тех пор, пока первые нечетнаяи четная ячейки не окажутся в исходФном состоянии. Для принятия следующей порции информации приемник снова устанавливает на входах 23 и 24регистра значение 01 (через транзитное 00) и процесс повторяетсяснова до тех пор, пока вся информация не будет изъята приемником изрегистра, после чего последний окажется в начальном состоянии,При неполностью заполненном порциями информации регистре источники приемник могут осуществлять одновременно запись и считывание информации в регистре. Задержка записи(считывания) порции информации в регистр составляет 10 Т, 2 Г требуетсядля записи информации в ячейку иЗь для возврата ячейки в исходное35 состояние (где Г - задержка элемента И-ИЛИ-НЕ),Перепись порций информации изданной четной ячейки в следующуючетную ячейку сопровождается пере 40 записью меток из соответствующейнечетной ячейки в следующую нечетную ячейку, что позволяет отличатьсоседние порции информации. В процессе записи и стирания порцийф ин 45 фоРмации и меток все .элементы ячеекпереключаются последовательно иработоспособность регистра не зависит от величин задержек элементов и соотношения величин этих эа 5 О держек9 Тираж 594 И Государственного комит по делам изобретений и отк 35, Москва, Ж, РаушСкая лиал ППП фПатент", г. Ужгор та СССР ытийЬб, д. 4/5 И.й,