Регистр сдвига

СОЮЗ ССОЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ииЯ 11 С 190 Е",НИЯ(21) 3493222/ (22) 22,09.82 (46) 07.04.84 (2) Б.С. Цирл (1) Институт ких проблем АН (53) 681.327.6 (56) 1.Авторск У 728161, кл. 8-2 юл. к 1 иксоциалСССР6(088.ое свидС 11 С ьно-э к мичесо ССС980.ССС977 ет ель 19/00 г ы СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕ 2. Авторское свидетельство Р У 548892, кл. С 11 С 19/00, 1(54)(57) РЕГИСТР СДВИГА, содержащий ячейки памяти, каждая из которых состоит из КБ-триггера на двух элементах И-НЕ, первые входы которых являются управляющим входом данного триггера, и два вспомогательных элемента И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входами установки и сбра са КЯ-триггера ячейки памяти, первые входы вспомогательных элементов И-НЕ являются информационными входами ячейки памяти, а вторые и третьи входы соединены соответственно с выходами элементов И-НЕ КЯ-триггера, которые являются информационными выходами ячейки памяти, информационные входы каждой ячейки памяти, кроме первой, соединены с информационньии выходами предыдущей ячейки памяти, первый и второй управляющие входы которой соединены с соответствующими управляющими выходами данной ячейки памяти, информационные входы первой ячейки являются информацион ными входами регистра, а ее управляющие выходы - управляющими выходами регистра, информационные выход последней ячейки памяти является ккфармациоккьц 1 и выходами регистраа ее управляющке входы - управляющим: входами регистра, а т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия регистра, каждаяячейка памяти содержит дополнительный НБ-триггер ка двух элементахИ-НЕ и четыре дополнительных элемента И-НЕ, выход пепваго из которых соединен с управляющим входомКЯ-триггера ячей:к памяти и первымвходам втарсго дапалкителькага элемента И-НЕ, второй и третий входы которого являются соответственна первым к зторым управляющими входамиячейки памяти. а четвертый вход ипервый вход первого дополнительногоэлемента Ы-НЕ яв 1 яются дополнительным управляющим входом ячейки памяти, второй вход первого дополнительного элемента И-НЕ соединен свыхсдом третьего дополнительногоэлемента И-НЕ, который является первым управляющим выходом ячейки памяти, первый и второй входы третьегодополкктелького элемента И-НЕ соединены с выходами вспомогательныхэлементов И-НЕ ячейки памяти, а е отретий вход соединен с выходом четвертога дополнительного элемента И-НЕкоторык является вторым управляющимвьгхадом ячейки пакяти, выход второгодополнительного элемента И-НЕ ячейкипамяти соединен с первым входом еечетвертого дополнительного элементаИ-НЕ и входом установки дополнительного НБ-триггера, единичный выходкоторога соединен с вторым входомчетвертого дополнительного элементаИ-НЕ, нулевой выход является допал1084894 нительньве управляющим выходом ячейкипамяти, а входы сброса соединены свыходами вспомогательных элементовИ-НЕ ячейки памяти, причем дополнительный управляющий выход каждойячейки памяти, кроме последней, соединен с дополнительным управляющим 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин.Известен асинхронный регистр сдвига на элементах И-НЕ, содержащий ячейки памяти, каждая из которых состоит из трехстабильного триггера на трех элементах и вспомогательного элемента, причем первые входы первых О двух элементов трехстабильного триггера являются информационными входами ячейки, а первые входы его третье го элемента и вспомогательного элемента ячейки объединены и являются 15 управляющим входом ячейки, выходы первых двух элементов трехстабильного триггера являются информационными выходами ячейки, а выход его третьего элемента соединен с вторым 20 входом вспомогательного элемента, выход которого является управляющим выходом ячейки, информационные и управляющие входы 1-й ячейки соединены соответственно с инфомацион ными и управляющими выходами (1-1)-й ,ячейки, два входа первых двух элементов трехстабильного триггера х-й ячейки и третий вход ее вспомогательного элемента соединены соответст- ЗО венно с информационными и управляю-. щим выходами (1+1)-й ячейки, а четвертый и пятый входы вспомогательного элемента -й ячейки соединены35 с информационном выходами (х+2)-й /ячейки 3 .Недостатком этого регистра сдвига является избыточное количество оборуцования. Для хранения ш разрядов кода регистр должен содержать п=2 а ячеекЮ памяти, поскольку в нем между двумя ячейками, хранящими соседние разряды сдвигаемого кода, находится как минимум одна ячейка, в которой информапия стерта. входом последующей ячеики памяти,дополнительный управляющий вход пер.вой ячейки памяти является дополнительным управляющим входом регистра,а дополнительный управляющий выходпоследней ячейки памяти - дополнительным управляющим выходом регистра. 2Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регистр сдвига на элементах И-НЕ, содержащий ячейки памяти, каждая из которых имеет основной и вспомогательный КБ-триггеры.на двух элементах каждый, две пары входов обоих плеч основного КБ-триггера объединены между собой и являются парой управляющих входов ячейки, выход каждого элемента основного КБ-триггера соединен с входами обоих элементов вспомогательного КБ-триггера и является информационным выходом ячейки,выхоц каждого элемента вспомогательного КБ-триггера соединен с входомсоответствующего элемента основногоКБ-триггера и является управляющимвыходом ячейки, а вход каждого егоэлемента является информационнымвходом ячейки, причем информационные выходы каждой ячейки регистрасоединены с информационными входамипоследующей ячейки, управляющиевыходы которой соединены с управляющими входами данной ячейки, приэтом информационные входы первойячейки регистра являются его информационными входами, а ее управляющие выходы - управляющими выходамирегистра, информационные выходы последней ячейки регистра являютсяего информационными выходад, а ееуправляющие входы - управляющими входами регистра. Регистр экономиченпо затратам оборудовании: для хранения ш-разрядного кода в нем достаточно и.".феть и ш ячеек, причем каждая ячейка требует для реализации только четыре четырхвходовых лемента И-НЕ 2. Недостатком известного регистра является его низкое быстродей;твн;- (операция сдвига кода на один р;.-.".10848ряд в нем выполняется за время, равное 4 и 7, где и - число ячеек регистра,. а Г - задержка элемента И-НЕ).Цель изобретения - повышение быстродействия регистра сдвига.5Поставленная цель достигается тем, что в регистре сдвига, содержащем ячейки памяти, каждая из которых состоит из КБ-триггера на двух элементах И-НЕ, первые входы которых 10 объединены и являются управляющим входом данного триггера, и два вспомогательных элемента И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с входами установки и сброса КБ-триггера ячейки памяти, первые входы вспомогательных элементов И-НЕ являются информационными входами ячейки памяти, а вторые и третьи входы соединены соответственно с выходами элементов И-НЕ КБ-триггера, которые являются информационными выходами ячейки памяти, информационные входы каждой ячейки памяти, кроме первой, соединены с информационными выходами пре дыдущей ячейки памяти, первый и второй управляющие входы которой соединены с соответствующими управляющими выходами данной ячейки памяти, информационные входы первой ячейки памяти являются информационными входами регистра, а ее управляющие выходы - управляющими выходами регистра, информационные выходы последней я-х."-.яки памяти являются информационными выходами регистра, а ее управ 35 ляющие входы - управляющими входами регистра, каждая ячейка памяти содержит дополнительный КБ-триггер на двух элементах И-НЕ ичетыре дополни 40 тельных элемента И-НЕ, выход первого из которых соединен с управляющим входом КБ-триггера ячейки памяти и первым входом второго дополнительного элемента И-НЕ, второй и45 третий входы которого являются соответственно первым и вторым управляющими входами ячейки памяти, а четвертый вход и первый вход первого дополнительного элемента И-НЕ являются дополнительным управляющим входом ячейки памяти, второй вход первого дополнительного элемента И-НЕ соединен с выходом третьего дополнительного элемента И-НЕ,который является первым управляющим выходом ячейки памяти, первый и второй входы третьего дополнительного элемента И-НЕ соединены с выходами вспомо 94 4гательных элементов И-НЕ ячейки па- мяти, а его третий вход соединен с выходом четвертого дополнительного элемента И-НЕ, который является вторым управляющим выходом ячейкич памяти, выход второго дополнительного элемента И-НЕ ячейки памяти соединен с первым входом ее четвертого дополнительного элемента И-НЕ и входом установки дополнительного КБ-триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом четвертого дополнительного элемента И-НЕ, нулевой выход является дополнительным управляющим выходом ячейки памяти, а входы сброса соединены с выходамивспомогательных элементов И-НЕ ячейки памяти, причем дополнительный управляющий выход каждой ячейки памяти, кроме последней, соединен с дополнительным управляющим входом последующей ячейки памяти, дополнительный управляющий вход йервой ячейки памяти является дополнительным управляющим входом регистра, а дополнительный управляющий вцкод последней ячейки памяти - дополнительным управляющим выходом регистра.На фиг. 1 приведена схема регистра; на фиг. 2 - времейная диаграмма его работы.Регистр содержит ячейки 1 памяти, каядая из которых содержит КБ-триггер 2 на элементах И-НЕ 3 и 4, вспомогательные элементы И-НЕ 5 и 6, дополнительный КБ-триггер 7 на элементах И-НЕ 8 и 9 и дополнительные элементы И-НЕ 10 - 13. Выход элемента 3(4) является информационным выходом 14.1(14.2) ячейки 1 и соединен с входами элементов 5 и б, остальные входы которых являются информационными входами 15.1 и 15.2 ячейки 1, а выход элемента 5(6) соединен с входами элементов 34), 9 и 12. Остальные входы элементов 3 и 4 объединены и соединены с выходом элемента 10, который соединен также с,первым входом элемента 11. Выходы элементов 12 и 13 являются управляющими выходами 16.1 и 16,2 ячейки 1, а второй и третий входы элемента 11 - ее управляющими входами 17.1 и 17.2. Выход элемента 12 соединен с первым входом элемента 10, второй вход которого сое динен с четвертым входом элемента 11 и является дополнительным управляющим входом 8 ячейки 1. Выход элемента 11 соединен с первым входомэлементов 8 и 13, выход элемента 8 соединен с вторым входом элемента 13, выход которого соединен с третьим входом элемента 12. Выход элемента 9 является дополнительным управляю щнм выходом 19 ячейки 1,Выходы 14.1, 14.2 и 19 и выходы 16.1 и 16.2 -й ячейки 1 соединены с входами 15. 1, 15.2 и 18 и выходами 17.1 и 17,2 соответственно (+1) -й ячейки 1.Информационные выходы 14.1 и 14.2 последней ячейки 1 регистра являются его информационными выходами 20.1 и 20.2 соответственно, а,информяцион ные входы 15.1 и 15.2 его первой ячейки - его,информяционныьщ входами 21.1 и 21.2. Управляющие выходы 16.1 и 16.2 первой ячейки 1 регистра являются его управляющими выходами 71 22,1 и 22.2 соответственно, а управляющие входы 17.1 и 17.2 его последней ячейки - его управляющими входами 23.1 и 23.2, Дополнительный управляющий вход 18 первой ячейки регистра 2 является его дополнительным управляющим Входом 24, а управляющий выход 19 его последней ячейки - дополнительным управляющим выходам 25.Гегистр работает следующим абра В исходном состоянии в каждой ячейкерегистра информация стерта, т,е. На выходах элементов 3 и 435 КВ-три-гера 2 имеется значение 1акое же значение установлена на входах 21. 1, 21. 2 и 24 регистра (со стороны источника информации) и 23.1 и 23.2 ;со стороны приемника информации)40 Устойчивость исходнога состояния каждой ячейки 1 обеспечивается значением "0" на выходе ее элементов 5,6,8 и 10При этом на БыхаДЯХ элементов 9 - 1.3 каждой ячейки 1 а следаваз тельна и на ";сех ее Бьхаях имеется значение 1 .вЗначения на информЯцианных БхаДах -1и 2,. и Выходах 0и 20 рат ;,т 1СООТОТСТВУЮГ; 1- ИНФОБ -е,.,1,мация отсутствует 01 - ноль ,единица комбинация ОО не возникает,Запись информации, Бьст-:.Бляемой на входы 21, 1 и 21.2, .в регистр источ". ник инициирует подачей знячения О на его вход 24. При этом в первой ячейке 1 регистра на выходе элемента 10 устанавливается знЯчение 1 и информация с входов 15:1 и 15.2 этой ячейки через элементы 5 и 6 записывается в ее КБ-триггер 2, т.е. навыходе его элемента 3 или 4 появляется вначение "0", после чего навыходе элементов 5 и 6 устанавливается значение "1", Процесс записиинформации в первую ячейку 1 завершается установкой значения "0" навыхоце ее элемента 12., которое поступает на ее выход 16.1 и ня выход 22,1регистра,После этого источник может снятьинформацию с входов 211 и 21.2 регистра, установив на них значение"11", и установить значение "1" наего входе 24, Время записи информации в первую ячейку 1 регистра, т.е.время, в течение которого должно присутствовать значение О на его входе24 (и информация на входах 21.1 и21.2), должно быть не меньшим чемТ, где 7 - задержка элемента И-НЕ.Установкой значения "1" на входе24 регистра источник инициирует перепись информации из его первой ячейки 1 Ба вторую. При этом сначала впервой ячейке 1 появляется значение0" ца выходе элемента 11, котороеустанавливает Б единицу ее дополнительныи ЙЯ-триггер 7, т,е. ня Выходе элемента 8 появляется значение"1", а на выходе элемента 9 - значение "О". Это значение с выхода 19первой ячейки 1 поступает на вход18 второй ячейки и инициирует перепись в нее информации из первой ячейки, Время подготовки первой ячейки 1к чдреписи информации во вторуюсоставляе таким образом, 3,Запись .,.".Нйапмапии Ба вторую ячейку 1 происходит аналогична рассмотренной выше, и поэтому через 4 7 после у"тановки на выходе 19 первойячейки 1 значения "0" ня ее входе17,1 гоявляется такое ж=. значение"ОРОЕЯ ЗчВ юЕ .,Я ", ЯвБ ПЕНИР, гписи информации ва Бтар".з ячейкурегистра и, попадая через выход 16.1в первую ячейку 1, иннц ирует в нейстирание информации и :-азврат в исходное состояние,Стир . . в . информации ;.- первой ячейкерегистра начинаетс;:;:аявлениязначения 1 на выходе ее э.ентан н1, после чего на выходе элемента3 появляется значение "0", Зто значение, поступая на Выход ,6.2 пев -вой ячеики 1 регистра и на его ВыхОД2. Осщдгтв тет блокирсвк"и 1084894си источником информации в регистр до тех пор, пока в первой ячейке регистра не завершается возврат в исходное состояниеДалее на выходе элемента 12 первой ячейки 1 появляет ся значение "1" (хотя при этом снимается значение "0" с выхода 16.1 первой ячейки 1 регистра и его выхода 22.1, блокирующее запись источником информации в регистр, источ ник остается заблокированным значением "0" на выходе 22.2 регистра). Затем появляется значение 0 на выходе элемента. 10 первой ячейки 1 регистра. Это значение стирает ин формацию в КБ-триггере 2 первой ячейки 1, и на выходах ее элементов 3 и 4 появляется значение "1", а на выходе элемента 5 или 6 - значение 0". Это значение сбрасывает в ноль 20 дополнительный КБ-триггер 7 первой ячейки 1, т.е. на выходе ее элемента 9 (и ее выходе 19) появляется значение "1", а на выходе элемента 8 значение"0".Процесс возврата первой 25 ячейки 1 в исходное состояние завершается появлением значения "1" на выходе ее элемента 13 и ее выходе 16,2, т,е. на выходе 22.2 регистра, После этого источник может заиисывать 30 следующую порцию информации в регистр.Время возврата первой ячейки 1 в. исходное состояние, т.е. времмя между подачей значения "0" на ее выход ,6,1 и установкой значения "1" на ее З входах 17.1 и 17.2 составляет 9 Т . При этом уже через 7, после начала этого процесса разрешается (установкой значения "1" на выходе 19 первой ячейки 1) перепись информации из второй ячейки 1 регистра в его третью ячейку.Перепись информации из второй ячейки 1 регистра в третью и возврат второй ячейки 1 в исходное состояние 15 происходит аналогично.Предположим, что приемник не может принять информацию с выходов 20.1 и 20.2 регистра, и на его входах 23.1 и 23,2 зафиксировано исходное значеИ 11 50 ние 1 независимо от значения на его выходе 25, тогда последняя ячейка 1 регистра после того, как в нее будет переписана информация из предпоследней его ячейки, не сможет стереть эту информацию и возвратиться в исходное состояние, так как инициация стирания информации и возврата ячейки 1 в исходное состояние осуществляется подачей значения 0 на вход 17,1 нли 17.2 этой ячейки, а у последней ячейки 1 на этих входах зафиксировано значение "1".После того, как информация запи- сана в последнюю ячейку 1 регистра, и на ее выходе 16.1 появляется значение "0, предпоследняя ячейка 1 возвращается в исходное состояниеДалее в предпоследнюю ячейку 1 может быть записана следующая порция информации, однако эта ячейка не может провести подготовку к переписи следующей порции информации в последнюю ячейку 1. В результате при подаче значения "1" на вход 18 предпоследней ячейки 1 на выходе ее элемента 11 сохраняется значение "1" и дополнительный КЯ-триггер 7 этой ячейки остается в нулевом состоянии, т,е. на выходе 19 предпоследней ячейки сохраняется значение "1", и запись следующей порции информации в последнюю ячейку 1 не происходит. Таким образом, следующие друг за другом порции информации оказываются записанными в соседние ячейки 1 регистра (в данком случае в последнюю и предпоследнюю).Лналогично каждая следующая порция информации проходит по регистру до тех пор, пока встречает ячейки 1, находящиеся в исходном состоянии, и останавливается в последней такой ячейке. Прохождению этой порции дальше по регистру препятствует наличие блокирующего значения "О" с выхода 16.1 или 16.2 ячейки, которая не вернулась в исходное состояние,Вь 1 ход информации из регистра в приемник заключается в подаче значения "0" ча вход 23,1 или 23.2 регистра после того, как на его выходе 25 появляется значение "0", свидетельствующее о наличии очередной порции информации на выходах 20, 1 и 20.2 регистра. При этом последняя ячейка 1 регистра переходит в исход ное состояние и через время, равное 7 , .на выходе 25 регистра появляется значение "1", а через 9 Т в эту ячейку может быть переписана следующая порция информации. После того, как на выходе 23 регистра появляется значение "1" приемник должен установить на его входах 23.1 и 23.2 значение "1", после чего, в случае завершения переписи следующей порции информации в последнюю ячейку 1 ре-:Щ гистра, на его выходе 25 снова 110 я"- ляется значение "О" и т,цЕсли истот-нк при ятом 1я 5: ы" Бает новые порции информации Б рог; стр (зафиксировав, например, значение 1 1 на входах 11.,1 21,2 кнРЕГИСТРЯ/ ОПИСЯННЫИ ПРОЦЕСС ВЬВОДЯ информации кз реГкстра зяверОЯетс 51 тем, что все его ячейки 1 окязыБяОтся В ксходнОм состоянии и кнйо МЯЦИЯ В НИХ С 1 ИВЯЕ 1 СЯДля организации Бывопа кнформя 1 55 из реГкстря дОстяточно тОлькО ОднО, 0управляющего входа 23,.1, второй Бп .ДЕН В СОСТЯВ РЕГИСТРЯ ДЛЯ Ункфикации его входного и выходного интерфейса,.1.аким Образом, перепись 11 нформя.цки из1. - 1) -и ячеч 5 и Б"-к иходит, ксгда в (1.-й)-й ячейкесана инфсрмапля в ее КБ в триг .ер 25 яее дополнительный В.Я-триггер 7 ус:я новлен в единицу в результате пере-.хода х-Й ячейки 1 в исходное состоя" ние, т.е, только госле того какь-я ячейка 1 возвращается Б ксхоц.;О.-, г , -ОКЕ тги ЯРОМ г:0 то - ,Н-Е11:+1)- Йв .й-и 1 ргзлкч.о,. т.е, в.Оследне:011 ет Оыь зяпксяня кн"510 с:;Я 1 ия ато;-обеспечивает. - ,".д,:;ц , 1 ц. 11 -ЯК 55 о 0 утг:Впяется ". Ольео Осле ТО" О кяк в р е з у л ь." азе Б 0 з Б р я т я ( 1. + 1 )й я 1 ей "п 01 пито:1 п 1011. КВ - твггезе 7 1-й Ячей.устанязлквяетс.;д единица.г 1 Н 1.-0 ЧР-Яиц"--Яг О"-Нного р" 1-=ра .Двк 1 я не зависит ст Бег;ЧКН ЗаДЕРжЕК ЕГО:;ЛЕМЕН"ОВ К КХ СОО".Н 011 ЕНКЯНя временной ция 1.вя 5 я;е (фкг, 2) ряооты регистре одна деленияа оси Брег ени с "отв" тствует задержке Тзлемента 11-51 ЕОоябя":, ывание сточнккя к пркеьнк 1 я иксрмяцкк .редпо-,.;ягается мгновнньи, 1 з атой дкягряммь Б-дна, что быс тро ействке ПРЕД 110 ЖЕННОГО РЕГИС РЯ СДБ 1 ЛГЯ ОПРЕ.Деп 1 емо е кяк врсмя межд. двумя НОслед овг т ельнымк зяпкся: и информациик в регистр, не 11 ревь 1 дяет 00 ь,БОГА 51 5 е;".Ду БторОИ и третьек зяпксв) 1.; 5 е зависит от числя ячеек" тря кз ксхОднОГО состОяния 1 роксходт несколько быстрее. я Бре-. . я 20,время между первой к Бтооок ЗЯ- Г-,0)ккл операцки сдвига кода ня один разряд я известном регисте сос.авляет 41 Г.5 где и - 1 ксл: - .чеек памяти.;ся ,я.:и:. абра;:ом изобретение ПЯЕТ 3 ы;1 ,Ы 1. Б бЫствгаЙСуБик Б которьй растет с увепкче.а ячеек памяти регистра, Г 1-.И л = ч бысвогействке ,Блкчквяе".Ся на 1007 ом число клементов в предЯСКНХ-,ОН 0; ОЕГКСПЕ СЦЯИ 1 Я до 33 условных едини т" оп ЧЬ 15 два охттак У З . З В С С1084894 Составитель А. ДерюгинТехред М.Кузьма ктор А. И тор С, Саенк 5 сно о 3035 л ППП "Патент", г. Ужгород, ул. тная,Заказ 2024/49ВНИИПИ Тираж ударстве иэобрет ва, Ж