Сдвигающее устройство

О П И С А Н И Е 949719ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРесвубпик СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(21) 3228975/18-24 б 11 С 19/28 с присоединением заявки Гесударетеекква кфмитет СССР(72) Авторы изобретения С. В. Фирсов А. П. Кондратьев и 1 Заявител ОИСТВО Е 4) СДВИ- боль- еэффекИзобретение относится к вычислительнойке и может быть использовано в ронных вычислительных машинах маи средней производительности,Обычно для ускорения команд сдвига в больших машинах используются отдель ные устройства, содержащие множество цепей сдвига, которые позволяют выполнять сдвиг на любое число разрядов за один цикл работы процессора 1.Недостатки таких устройствошое количество оборудования и нтивное его использование.С другой стороны в машинах малой и средней производительности команды сдвига обычно выполняются не на отдельном блоке, а на оборудовании арифметико-логи ческого устройства, которое дополнительно включает одну-две цепи сдвига 2.Однако в этом случае команды сдвига выполняются значительно медленнее.Наиболее близким по технической сущнЬсти к предлагаемому является двоичное арифметико-логическое и сдвигающее устройство, содержащее регистр, мультиплексор, узел задания количества сдвигов, состоящий. из счетчика и сдвигающего регистра, кольцевой счетчик, состоящий из восьми триггеров со схемами И на входах триггеров и инвертора, причем выходы входного регистра соединены с его входами через одни из входов мультиплексора и являются информационными выходами устройства, другие входь 1 мультиплексора являются первыми информационными входами устройства, вторые информационные входы устройства соединены с входами счетчика и сдвигаю- щего регистра, управляющие входы которых, а также мультиплексора соединены с первым и вторым управляющими входами устройства, третий управляющий вход устройства подключен к входам сброса в О счетчика и сдвигающего регистра; один из входов схем И на входе нечетных триггеров кольцевого счетчика соединен прямо, а схем ИЛИ на входе четных триггеров кольцевого счетчика - через инвертор с синхровходом устройства 3.Недостатком устройства является медленное выполнение команд сдвига, так как за один цикл работы процессора может выполниться один сдвиг на один или на четыре разряда. Сдвиг осуществлен путем передачи информации с выходов вход 94971945 50 55 ного регистра на его входы соответственно через первые или вторые входы мультиплексора. Хотя временные параметры мультиплексора и входного регистра позволяют осуществлять несколько сдвигов за один цикл работы процессора, организация выполнения нескольких сдвигов за один цикл связана с определенными трудностями. Вопервых, необходимо организовать выработ. ку серии из нескольких импульсов, по которым бы осуществлялся сдвиг, при "этом возникает проблема согласования временных параметров схем, участвующих в выполнении команды сдвига. Во-вторых, так как при выполнении команды сдвига. осуществляется несколько последовательных действий (таких как сдвиг, модификация кода числа сдвигов, анализ модифицированного кода, разрешение или запрещение выполнения следующего сдвига), то необходимо вводить в сдвиговое устройство довольно сложные узлы, использующие быстродействующие элементы, чтобы обеспечить несколько сдвигов за один цикл работы процессора.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Указанная цель достигается тем, что сдвигающее устройство, содержащее входной регистр, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, выходы которого являются информационными выходами устройства и соединены с входами входного регистра, второй вход мультиплексора является первым информационным входом устройства, первый счетчик, вход которого соединен с входом сдвига ющего регистра и является вторым информационным входом устройства, управляющие входы первого счетчика и сдвигающего регистра соединены с управляющими входами мультиплексора и являются первыми и вторыми управляющими входами устройства, вход установки в О первого счетчика соединен с входом установки в О сдвигающего регистра и является третьим управляющим входом устройства, второй счетчик, вход которого является синхровходом устройства, а синхровыход соединен с синхровходами первого счетчика и сдвигаю- щего регистра, содержит триггеры разрешения сдвига, дешифратор, группы элементов И, ИЛИ, элементы И, ИЛИ, НЕ причем первые входы группы элементов И соединены с выходами второго счетчика, второй вход одного из элементов И группы элементов И соединен с первым выходом дешифратора, а вторые входы других элементов этой группы соединены с выходами триггеров разрешения сдвига, выходы группы элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом входного регистра, второй синхровход которого сое- динен с вторым выходом дешифратора, пер 5 1 О 15 20 25 30 35 40 вый и второй входы которого соединены с первым и вторым управляющими входами устройства, управляющие входы триггеров разрешения сдвига соединены с соответствующим выходом второго счетчика,установочный вход одного из триггеров разрешения сдвига соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а его выход является управляющим выходом устройства, установочные входы других триггеров разрешения сдвига соединен с выходами элементов группы И, первые входы которых :оединены с выходами первого элемента И, второй вход первого элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с первыми входами второго элемента И и третьего элемента ИЛИ и первым выходом сдвигающего регистра, второй вход третьего элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И, вход элемента НЕ соединен с управляющим входом устройства и первым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И и третьегоэлемента ИЛИ соединены с вторым выходом сдвигающего регистра, третий и четвертый выходы которого соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходомпервого счетчика, первым входом пятогоэлемента И и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выходом первого счетчика и первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а четвертый - с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом пятого элемента ИЛИ. На чертеже представлена блок-схема сдвигающего устройства.Сдвигающее устройство содержит входной регистр 1, выход которого соединен с первым входом мультиплексора 2, выходы которого являются информационными выходами устройства 3 и соединены с входами входного регистра 1, а второй вход мультиплексора является первым информационным входом устройства 4, первый счетчик 5, вход которого соединен с входом сдвигающего регистра 6 и является вторым информационным входом устройства 7, управляющие входы первого счетчика 5 и сдвигающего регистра 6 соединены с управляющими входами мульти5плексора и являются первыми 8 и вторыми 9 управляющими входами устройства, вход установки в 0 первого счетчика 5 соединены с входом установки в 0 сдвигающего регистра 6 и является третьим управляющим входом устройства 10, второй счетчик 11, вход которого является синхровходом устройства 12, а синхровыход соединен с синхровходами первого счетчика и сдвигающего регистра, первые входы группы элементов И 13 соединены с выходами второго счетчика 11; второй вход одного из элементов И группы элементов И 13 соединен с первым выходом дешифратора 14, а вторые входы других элементов этойгруппы 13 соединены с выходами триггеров 15 разрешения сдвига, выходы группы элементов И 13 соединены с входамипервого элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с синхровходом входного регистра 1, второй синхровход которого соединенс вторым выходом дешифратора 14, первыйи второй входы которого соединены с первым 8 и вторым 9 управляющими входами устройства, управляющие .входы триггеров 15 разрешения сдвига соединены с соответствующим выходом второго счетчика 11, установочный вход одного из триггеров разрешения сдвига соединен с выходом второго элемента ИЛИ 17, а его выход является управляющим выходом 18 устройства, установочные входы других триггеров 15 разрешения сдвига соединены с выходами груп- пы элементов ИЛИ 19, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И 20, второй вход первого элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ 19 соединен с выходом второго элемента И 21, второй вход второго элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ 19 соединен с первыми входами второго элемента И 21 и третьего элемента ИЛИ 22 и первым выходом сдвигающего регистра 6, второй вход третьего элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ 19 соединен с выходом третьего элемента И 23, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ 24 и первым входом четвертого элемента И 25, вход элемента НЕ 24 соединен с первым управляющим входом устройства и первым входом первого элемента И 20, второй вход второго элемента И 21 и третьего элемента ИЛИ 22 соединены с вторым выходом сдвигающего регистра 6, третий и четвертый выходы которого. соединены с первый и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 26, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика 5, первым входом пятого элемента И 27 и первым входом пятого элемента 25 зо зь 40 45 50 ИЛИ 28, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выходомпервого счетчика 5 и первым и вторым ы входами второго элемента ИЛИ 17, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента И 27, второй вход которого сое 5 1 о 1520 динен с вторым входом третьего элемента И 23 и выходом третьего элемента ИЛИ 22, второй вход четвертого элемента И 25 соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ 26, второй вход первого элемента И 26 соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 28. Сдвигающее устройство работает следующим образом.Информация, поступающая на управляющие входы 8, 9, интегрируется как:00 - устройство не выполняет никаких операций;01 - разрешается занесение информациив узел задания количества сдвигов,состоящий из первого счетчика 5 исдвигового регистра 6 с информационного входа 7 устройства и в регистринформационного входа 4 устройства,10 - устройство выполняет сдвиг на одинразряд;11 - устройство выполняет сдвиг на четыре разряда,Входной регистр 1, мультиплексор 2,первый счетчик 5, сдвиговый регистр 6 взависимости от кода на управляющих входах 8, 9 устройства могут находиться в одном из следующих состояний:Входной регистр 1.00 - режим хранения информации;01, 10, 11 - режим занесения информации.Сдвигающий регистр 6,00, 11 - режим хранения информации;01 - занесение информации;10 - сдвиг содержимого регистра 6 надва разряда вправо.Счетчик 5.00,10 - режим хранения информации;01 - режим занесения информации;11 - модификация содержимого счетчика 6на- 1 мультиплексор 2;01 - разрешает прохождение информациис информационного входа 4 устройства;10 - разрешает прохождение информациис выхода входного регистрасо сдвигом ее на один разряд;11 - разрешает прохождение информациис выхода входного регистра 11 со сдвигом на четыре разряда.Второй счетчик 11, который выполненкак кольцевой, по импульсам, поступающимна синхровход 12, вырабатывает временнуюразвертку для синхронизации работы сдвигающего устройства. Сдвиги осуществляются по импульсам, поступающим на входыгруппы элементов И 13. Триггеры 15 разрешения сдвига определяют, сколько и какие из данных импульсов поступят на синхровход входного регистра 1 в данном цикле работы устройства со схемы ИЛИ 16для выполнения сдвигов, которые выполняются путем занесения информации с выходов входного регистра 1 на его входы черезодин из входов мультиплексора 2.7На управляющем выходе 18 устанавливается признак, который определяет, должны ли выполняться сдвиги в следующемцикле,Сдвиги на большое количество разрядоввыполняются за несколько последовательных циклов сдвигающего устройства.Технико-экономическое преимуществопредлагаемого устройства заключается вповышении быстродействия работы процессора при выполнении команд сдвига за 1 Осчет выполнения нескольких сдвигов заодин цикл работы процессора,формула изобретения15Сдвигающее устройство, содержащее входной регистр, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, выходы которого являются информационными выходами устройства и соединены с входами входного регистра, а второй вход мультиплексора является информационным входом устройства, первый счетчик, вход которого соединен с входами сдвигающего регистра и является вторым информационным входом устройства, управляющие входы первого 25 счетчика и сдвигающего регистра соединены с управляющими входами мультиплексора и являются первыми и вторыми управляющими входами устройства, вход установки в О первого счетчика соединен с входом установки в О сдвигающего регист- зо ра и является третьим управляющим входом устройства, второй счетчик, вход которого является синхровходом устройства, а синхровыход соединен с синхровходами первого счетчика и сдвигающего регистра, з 5 отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены триггеры разрешения сдвига, дешифратор, группы элементов ИЛИ, И, элементы И, ИЛИ, НЕ, причем первые входы группы элементов И соединены с выходами вто рого счетчика, второй вход одного из элементов И группы элементов И ,соединен с первым выходом дешифратора, а вторые входы других элементов этой группы соединены с выходами триггеров разрешения 45 сдвига, выходы группы элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом входного регистра, второй синхровход которого соединен с вторым выходом деши,8фратора, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым управляю. щими входами устройства, управляющие входы триггеров разрешения сдвига соединены с соответствующим выходом второго счетчика, установочный вход одного из триггеров разрешения сдвига соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а его выход является управляющим выходом устройства, установочные входы других триггеров разрешения сдвига соединены с выходами группы элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И, второй вход первого элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с первыми входами второго элемента И и третьего элемента ИЛИ и первым выходом сдвигающего регистра, второй вход третьего элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И, вход элемента НЕ соединен с управляющим входом устройства и первым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И и третьего элемента ИЛИ соединены с вторым выходом сдвигающего регистра, третий и четвертый выходы которого соединены с первьм и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика, первым входом пятого элемента И и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выходом первого счетчика и первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом пятого элемента ИЛИ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании1354563, кл. б 4 А, опублик. 1974.2. Патент США3811039, кл. 235 в 1, опублик. 1974 (прототип).Сост Техред Тираж И Государствен делам изобрет осква, Ж - 35,Патент, г.Редактор Заказ 54 ая,Мотыль42ВНИИПпо113035, Млиал ППП витель Г. Бор А. Бойкас 22 ого комите ний и откр Раушская жгород, ул дин Корректор М. Шарош Подписное та СССРытийаб., д.Проект