Буферное запоминающее устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 Щ 750568Опубликовано 23.07.80. Бюллетень 27 по делам изобретений н аткрытнйДата опубликования описания 28.07.80(54) БУФЕРНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОИСТВО 1 О 15 1Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и можетбыть использовано при построении буферных запоминающих устройств (БЗУ) цифровых вычислительных машин,Известно запоминающее устройство сзарядовой связью, содержащее узлы ввода/вывода и Х сдвигаюших регистров с зарядовой связью, каждый из которых имеет входной терминал для приема последовательных разрядов информации и выходнойзажим для выдачи последовательных разрядов информации. Все М сдвигающих регистров соединены последовательно междусобой. Имеется Х схем сравнения зарядов,при этом каждая из (М - 1) схем соединенаопределенным образом между выходом одного из соответствующих сдвигающих регистров и входом в следующий соседний сдвигающий регистр. Х-ая схема сравнения подключена к выходу последнего регистра 11.Недостатком устройства является малоебыстродействие (последовательное ЗУ) ибольшое время ожидания информации навыходном терминале устройства при записиее в некоторый момент времени на входнойтерминал устройства. 2Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, рассчитанное на работу с и-разрядными входными кодами и содержащее регистры на приборах с зарядовой связью (ПЗС), управляющие входы которых соединены с выходами тактирующих генераторов, информационные входы - с соответствующими выходами элементов ИЛИ группы, а информационные выходы - с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, вторые входы которых в каждой группе объединены и соединены соответственно с выходами элементов И, первые входы которых соединены с шиной разрешения, а вторые - соответственно с шинами считывания и записи. При этом выходы элементов И первой группы подключены соответственно к информационным шинам устройства и к первым входам элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходом элемента И, а выходы - с соответствующими первыми входами элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами элементов И второй группы. Запись информации в устройстве осуществляется подачей разрешающих сигналов по шине разрешения и записи, в результате чего информация с информационных шин переписывается в регистры. Считывание информации из устройства осуществляется подачей разрешающих сигналов по шинам разрешения и считывания. В этом случае информация из регистров поступает на информационные шины устройства. Циркуляция информации в режиме хранения в регистрах осуществляется с помощью элементов И и ИЛИ. Генераторы формируют две последовательности импульсов Ф 1 и Ф 2 для сдвига информации в регистрах 12.Однако известное устройство, несмотря на большую тактовую частоту сдвига информации в регистрах на ПЗС - приборах, имеет невысокое быстродействие вследствие большого времени ожидания информации при запросе ее, так как она из регистров может 5Ои выводиться только в строго определенное время, когда находится на выходном электроде ревыходами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами элементов И четвертой группы, третьи входы нечетных элементов ИЛИ группы соединены с выходом первого элемента И, третьи входы четных элементов ИЛИ группы соединены с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом тактирующего генератора, первый вход второго элемента И подключен к единичному выходу триггера считывания, нулевой выход которого соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, еди- ничный вход - с шиной считывания, вхо 45 50 дом второго элемента задержки, вторыми гистра. Максимально возможное время считывания информации при запросе можетбыть равно М т, где М - число разрядоврегистра на приборах с зарядовой связью,а- время сдвига информации в регистре на ПЗС - приборах из разряда в разряд.Среднее время считывания для ЗУ подоб- иного типа равно 1/2 М"с,Цель изобретения - увеличение быстродействия буферных запоминающих устройствпри использовании регистров на ПЗСприборах,30Поставленная цель достигается тем, чтоустройство содержит сдвигающие регистры,четвертую группу элементов И, триггеры записи и считывания, элементы ИЛИ и элементы задержки, причем первые входы элементов И второй группы соединены с ши- нной записи, шиной сдвига влево первогосдвигающего регистра, единичным входамтриггера записи и с входом первого элемента задержки, вторые входы элементов И второй группы соединены с соответствующимивходными информационными шинами, а выходы элемейтов И второй группы соединеныс соответствующими информационными входами регистров адреса, соответствующиеуправляющие входы которых соединены с входами элементов И первой группы и шиной сдвига вправо сдвигающих регистров, нулевой вход триггера считывания соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, а второй вход первого элемента ИЛИ соединен с шиной установки в О, шиной установки в О первого сдвигающего регистра, шиной установки в 1 второго сдвигающего регистра и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, информационным входом первого сдвигающего регистра, шиной сдвига влево второго сдвигающего регистра и с входом третьего элемента задержки, а выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом триггера записи, единичный выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, а нулевой выход триггера записи соединен со вторыми входами элементов И четвертой группы, третьи входы которых соединены с соответствующими выходами первого сдвигающего регистра, выход третьего элемента задержки соединен с информационным входом второго сдвигающего регистра, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Буферное запоминающее устройство содержит ПЗС-регистры 1 на ПЗС-приборах, первую, вторую, третью и четвертую группы элементов 2, 3, 4 и 5 И, группу элементов 6 ИЛИ, тактирующий генератор 7, первый и второй элементы 8 и 9 И, первый и второй сдвигающие регистры 10 и 11, триггеры 12 и 13 записи и считывания, первые и вторые элементы 14 и 15 ИЛИ, первый, второй и третий элементы 16, 17 и 18 задержки, входные информационные шины 19, информационные выходы 20, шину 21 записи, шину 22 считывания и шину 23 установки в О.В исходном состоянии по шине 23 на устройство поступает импульс, устанавливающий в нулевое состояние регистр 10, в единичное состояние - регистр 11, а через элементы 14 и 15 ИЛИ - в нулевое состояние триггеры 12 и 13. Вследствие этого в исходном состоянии элементы 2, 3, 4, 8 и 9 И закрыты и открыты элементы И 5, так как они управляются от нулевых выходов триггеров 12 и 13. Таким образом, в исходном состоянии нулевой код регистра 10 через элемент 5 И и группу элементов 6 ИЛИ поступает на управляющие входы регистров 1 (код О на каком-либо выходе регистра 10 или 11 при прохождении через элементы 6 ИЛИ соответствует уровню напряжения на соответствующем управляющем входе регистра 1 - Ч ). Итак, начиная с момента поступления уровней напряжения Ч на управляющие входы регистров 1 устройство готово к работе.Одновременно в устройство может быть записано для хранения и - разрядное слово по информационным входам 19 или из устройства может быть считано и-разрядное слово по информационным выходам 20.Запись слова в БЗУ по первому адресупроизводится при поступлении на устройство первого импульса записи по шине 21. Импульс записи, во-первых, осуществляет установ триггера 12 в единичное состояние, в результате чего элементы 5 И закрываются по вторым входам и открываются элементы 4 И по первым входам, что приводитк поступлению на управляющие входы регистров 1 уровней напряжения Ч. (код 1 на каком-либо выходе регистров 10 или 11 при прохождении через элементы 6 ИЛИ соответствует уровню напряжения на соот- ветствующем управляющем входе регистров 1 - Ча). Во-вторых, импульс записи по первым входам открывает элементы 3 И, в результате чего информация первого слова через элементы 3 И поступает на информаци- го онные входы регистров 1. При уровнях напряжения на управляющих входах регистров 1 - Ч ( (Ч)(Ч,в каждом,из регистров 1 образуется потенциальная яма на всю длину регистра 1, в которую стекает входной заряд, величина которого пропорциональна величине выходного напряжения с соответствующего элемента 5 И. Причем, если с некоторого элемента 3 И на информационный вход соответствующего регистра 1 поступает высокий уровень напряжения з 0 (код 1), то в регистре 1 происходит формирование заряда в потенциальной яме, если же на информационный вход регистра с элемента 3 И поступает низкий уровень напряжения (код 0), то в потенциальной яме,регистра 1 формирование заряда не происходит. Таким образом, в регистры 1 с информационных входов 19 поступает первое слово, которое в БЗУ необходимо хранить по первому адресу и которое при необходимости считывания необходимо первым 40 вывести из БЗУ. Далее, импульс записи производит сдвиг содержимого регистра 10 на два разряда влево, а через первый элемент 16 задержки - запись 1 в крайний правый разряд регистра 10 после прекращения сдвига его на два разряда влево. После сдви га и записи 1 в регистре 10 устанавливается код 00001, Задержанный импульс записи с выхода элемента 16 задержки поступает также на второй вход элемента 15 ИЛИ, сбрасывая триггер 12 в нулевое состояние, в результате чего элемент 4 И снова закрывается, а элемент 5 И открывается. И, наконец, задержанный импульс записи производит сдвиг на два разряда влево регистра 11, а через элемент 18 задержки - запись 1 в крайний правый разряд регистра 5 11. Таким образом, в регистре 11 устанавливается код 111101. После включения элемента 5 И на управляюших входах регистров 1 устанавливается код 00001 (код регистра 10), что приводит к сжатию потенциальных ям регистров 1 к району действия правого управляющего входа регистров 1 и, следовательно, к хранению информации по первому адресу под крайним правым управляющим входом (электродом) регистров 1, Если на устройство поступает снова импульс записи, то снова включается триггер 12 записи и новый входной код, соответствующий второму адресу, поступает на информационные входы регистров 1.Так как во время первой части цикла записи вновь открываются элементы 4 И и закрываются элементы 5 И, то в регистрах 1 образуются новые потенциальные ямы под всеми управляющими входами (электродами), за исключением двух правых крайних, так как на управляющие входы регистров 1 с выхода регистра 11 поступает код 111101, В это время в эти новые потенциальные ямы каждого из регистров 1 поступает информация по второму адресу с информационных входов регистров 1. При этом под последним крайним справа электродом (управляющим входом) всех регистров 1 сохраняются потенциальные ямы с информацией по первому адресу, так как они раделяются от новых потенциальных ям потенциалом Ч предпоследнего крайнего справа электрода. Во второй части цикля Записи по второму адресу снова цройсходит сжатие к выходу полученных в первой части цикла записи потенциальных ям кодом 00001 регистра 1 О. В конце этого цикла записи в регистре 11 находится код 11110101, необходимый для проведения следующего (третьего) цикла записи,Таким образом, в регистрах 1 к концу цикла записи по второму адресу находится информация для двух адресов - под последними крайними справа (первое число) и под третьими справа крайними управляю- шими электродами. Запись информации в БЗУ по последующим адресам производится аналогично.При поступлении на устройство импульса считывания по шине 22 из регистров 1 производится считывание информации по первому ранее записанному адресу, которая всегда находится под последним крайним правым управляющим входом (электродом) ПЗС-регистров. Импульс считывания, во-первых, открывает по вторым входам элементы 2 И, в результате чего информация с последнего разряда регистров 1 (заряд под последним справа крайним электродом) через элементы 2 И поступает на информационные выходы устройства. Во-вторых, импульс считывания устанавливает в единичное состояние триггер 13, в результате чего элементы 5 И закрываются по первым управляющим входам и открываются по первым входам элементы 8 и 9 И, что обеспечивает подачу импульсов Ф 1 и Ф 2 от генератора 7 импульсовчерез элемент 6 ИЛИ на управляющие входы регистров 1, С помощью импульсов Ф 1 и Ф 2 обеспечивается двухтактный сдвиг хранящейся в регистрах информации (зарядов) на один разряд вправо, что обеспечивает подачу под последний справа управляющий вход регистров 1 информации последующего для считывания слова. Одновременно импульс считывания обеспечивает сдвиг на два разряда вправо содержимого регистров 10 и 11 для учета того, что из регистров 1 произошло считывание слова по одному адресу. После окончания цикла считывания и сдвига информации в регистрах 1, 10 и 11 импульс считывания через элемент 17 задержки устанавливает триггер 13 считывания снова в нулевое состояние, после чего элементы 8 и 9 И закрываются и открываются элементы 5 И, обеспечивая в регистрах 1 вновь режим хранения информации. Считывание последующих слов из БЗУ осуществляется аналогично. Так как в предлагаемом БЗУ отсутствуют цепи регенерации информации, то время хранения информации в регистрах 1 ограничено и должно составлять ориентировочно единицы миллисекунд,Предлагаемое устройство позволяет намного увеличить быстродействие буферных запоминающих устройств. Если время выборки информации из известного устройства в среднем составляет 1/2 М с, то время выборки информации в случае предлагаемого БЗУ может составлять величину порядка г, т. е. в М раз больше,Формула изобретенияБуферное запоминающее устройство, содержащее ПЗС-регистры, информационные выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с соответствующими информационными выходами устройства, элементы И второй и третьей групп, выходы элементов И третьей группы соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, тактирующий генератор, первые и вторые элементы И, с объединенными первыми входами входные информационные шины, шины записи, считывания и установки в О отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит сдвигающие регистры, четвертую группу элементов И, триггеры записи и считывания, элементы ИЛИ и элементы задержки, причем первые входы элементов И второй группы соединены с шиной записи, шиной сдвига влево первого сдвигающего регистра, единичным входамтриггера записи и с входом первого элемента задержки, вторые входы элементов И второй группы соединены с соответствующимивходными информационными шинами, а выходы элементов И второй группы соединены с соответствующими информационными входами регистров адреса, соответствующие управляющие входы которых соединены с выходами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами элементов И четвертой группы,1 о третьи входы нечетных элементов ИЛИ груп 15 О 5 зо 35 4 О 45 5 О пы соединены с выходом первого элемента И, третьи входы четных элементов ИЛИ группы соединены с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом тактирующего генератора, первый вход второго элемента И подключен к единичному выходу триггера считывания, нулевой выход которого соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, единичный вход - с шиной считывания, входом второго элемента задержки, вторыми входами элементов И первой группы и шиной сдвига вправо сдвигающих регистров, нулевой входтриггера считывания соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которогосоединен с выходом второго элемента задержки, а второй вход первого элемента ИЛИ соединен с шиной установки в О, шиной установки в О первого сдвигаюшего регистра, шиной установки в 1 второго сдвигающего регистра и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, информационным входом первого сдвигающего регистра, шиной сдвига влево второго сдвигающего регистра и с входом третьего элемента задержки, а выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевымивходом триггера записи, единичныи выходкоторого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, а нулевой выходтриггера записи соединен со вторыми входами элементов.И четвертой группы, третьивходы которых соединены с соответствующими выходами первого сдвигаюшего регистра, выход третьего элемента задержкисоединен с информационным входом второго сдвигающего регистра, выходы которогосоединены со вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3891977, кл. 340-173 К,1976.2, Экспресс-информация. - Вычислительная техника, 1976,30, с. 16 - 20 (прототип).Составитель В. Гордонова Редактор В. Зарванская Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая Заказ 4474/21 Тираж 662 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4