Асинхронный регистр сдвига

СОЮЗ СОВЕТСКИХ6 СЦМКВЕВИЫРЕСПУБЛИК За) б 11 С 19/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 ТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт социально-экономических проблем АН СССР(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 374663, кл. ч 11 С 19/00, 1973.2, Авторское свидетельство СССР В 728161, кл,11 С 19/00, 1980 (прототип).(54)(57) АСИНХРОННЬЙ РЕГИСТР СДВИГА содержащий ячейки памяти, каждая из которых состоит из четырех элементов И-НЕ, причем первые входы первого и второго элементов И-НЕ.первой ячейки памяти являются информационными. входами регистра, а первые входы ее третьего и четвертого элементов И-НЕ - первым управляющим входом регистра, выход третьего элемента И-НЕ каждой ячейки соединен с вторыми входами ее первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых сое" динены перекрестными связями с их третьими входами, выходы первого и второго элементов И-НЕ последней ячей" .ки памяТи являются информационными выходамирегистра, а выход ее четвертогоэлемента И-НЕ - первым управляющим выходом регистра, первые входы первого и второго элементов И-НЕ 1 -й ячейки памяти соединены с выходами первого и второго элементов И-НЕ (1-1)-й ячейки памяти (1 с 1 с о, 11разрядность 1. регистра), первые входы третьего и четвертого элементов И-НЕ 1 -й ячейки памяти соединены с выходом четвертого элемента И-НЕФ( 1 -1)-й ячейки памяти, а второй вход четвертого элемента И-НЕ 1 -й ячейки памяти соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ ( 1 +1)-й ячейки памяти, при этом выход четвертого элемента И-НЕ первой ячейки памяти является вторым управляющим выходом регистра, а второй вход четвертого элемента И-НЕ последней ячейки памяти - вторым управляющим входом регистра, о т.л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения асинхронного регистра спвига, в нем каждая ячейка памяти содержит пятый и шестой элементы И-НЕ, причем входы пятого элемента И-НЕ каждой ячейки соединены с выходами ее первого и второго элементов И-НЕ, а выход этого элемента - с третьим и первым входами соответственно четвертого и шестого элементов И-НЕ данной ячейки памяти, выход шестого элемента И-НЕ 1 -й ячейки памяти соединен с вторыми входами третьего элемента И-НЕ 1 -й ячейки памяти и шестого элемента И-НЕ (д)-й: ячейки памяти, второй вход шестого элемента И-НЕ 4-й ячейки памяти соединен с выходом шестого элемента И-НЕ (1 +1)-й ячейки памяти, при этом выход шестого элемента И-НЕ первой ячейки памяти является третьим управляющим выходом регистра, а второй вход шестого элемента И-НЕ последней ячейки памяти - третьим управляющим входом ,регистра.1 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.Известен асинхронный регистр сдвига, содержащий ачейки памяти, каждаяиз которых выполнена по схеме трехстабильноцо триггера на трех элементах И-НЙ, причем два выходатрехстабильного триггера каждойячейки соединены с двумя входамитрехстабильного триггера следующейячейки, а третий выход - с третьимвходом трехстабильного триггерапредыдущей ячейки 11 .Однако. достоверность функционирования регистра обеспечивается толькопри определенном соотношении задержек его элементов, что снижаетнадежность регистра,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяасинхронный регистр сдвига, содержащий .ячейки памяти, каждая из которыхсостоит из четырех элементов И-НЕ,первый, второй и третий из которыхобразуют трехстабильный тРиггер,причем первые входы первого и второго элементов И-НЕ первой ячейкипамяти являются информационными входами регистра, а первые входы третьего и четвертого элементов И-НЕ -управляющим входом регистра, выходыпервого и второго элементов И-НЕ последней ячейки йамяти являются информационными выходами регистра, авыход четвертого элемента И-НЕ - управляющим выходом регистра, первыевходы первого и второго элементовИ-НЕ-й ячейки памяти соединены свыходами первого и второго элементовИ-НЕ (д)-й ячейки памяти,где1 1( П, и - разрядность реГистра,а первый вход третьего и четвертогоэлементов И-НЕ:1 -й ячейки памятисоединен с выходом четвертого элемента И-НЕ (-1)-й ячейки памяти,выход третьего элемента И-НЕ каждойячейки памяти соединен с вторымвходом ее четвертого элемента И-НЕ,два входа первого и второго элементов И-НЕ-й ячейки и третий .вход еечетвертого элемента И-НЕ соединенысоответственно с выходами первого,второго и четвертого элементов И-НЕ( 1 +1)-й ячейки памяти, а четвертыйи пятый вхОды четвертого элементаИ-НЕ 1 -й ячейки памяти - с выхода:ми первогои второго элементов И-НЕ( 1 +2)-й ячейки памяти. Регистр обладает высокой. надежностью, обеспе памяти, каждая из которых состоит изчетырех элементов И-НЕ, причем первые входы первого и второго элементов И-НЕ первой ячейки памяти являются информационными входами регистра,а первые входы ее третьего и четвертого элементов И-НЕ - первым управляющим входом регистра, выход третьего элемента И-НЕ каждой ячейкисоединен с вторыми входами ее пер 20 вого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены перекрестными связями с их третьими входамиУвыходы первого и второго элементовИ-НЕ последней ячейки памяти являются информационными выходами регистра, а выход ее четвертого элементаИ-НЕ - первым управляющим выходомрегистра, первые входы первого и 30второго элементов И-НЕ 1 -й ячейкипамяти соединены с выходами первогои второго элементов И-НЕ ( 1 -1)-йячейки памяти (1 ( 1 с О , Празрядность регистра), первые входытретьего и четвертого элементовИ-НЕ 1 -й ячейки памяти соединеныс выходом четвертого элемента И-НЕ( 1 -1)-й ячейки памяти, а второйвход четвертого элемента И-НЕ 1 -йячейки памяти соединен с выходом 40четвертого элемента И-НЕ ( 1 +1)-йячейки памяти, при этом выход четвертого элемента И-НЕ первой ячейки памяти является вторым управляющим выходом регистра, а второй 45вход четвертого элемента И-НЕ последней ячейки, памяти - вторым управляющим входом регистра, каждая ячейка памяти содержит пятый и шестойэлементы И-НЕ, причем входы пятогоэлемента И-НЕ каждой ячейки соединены с выходами ее первого и второгоэлементов И-НЕ,а выход этого элемента - с третьим и первым входамисоответственно четвертого и шестого 55 элементов И-НЕ данной ячейки памяти, выход шестого элемента И-НЕ1-й ячейки памяти соединен с вторыми входами третьего элемента И-НЕ 117712 Ъчиваемой достоверным функционированием регистра прилюбых величинах задержек его элементов2.Недостатком известного устройстваявляется избыточность оборудования,ведущая к усложнению регистра,Цель изобретения - упрощениеасинхронного регистра сдвига.С этой целью в асинхронном регистре сдвига, содержащем ячейки3 1 1 17-й ячейки памяти и шестого элемента И-НЕ . ( 1 .- 1 ) -й ячейки памяти , второй вход шестого элемента И-НЕ-й ячейки памяти соединен с выходом шестого элемента И-НЕ (+ 1 ) -й ячейки5 памяти, при этом выход шестого элемента И-НЕ первой ячейки памяти является третьим управляющим выходом регистра, а второй вход шестого элемента И-НЕ последней ячейки памяти- третьим управляющим, входом регистра,На фиг,1 приведена схема, предлага" емого регистра; на фиг.2 - временная диаграмма его работы; на фиг,3 " пример подключения предлагаемого регистра к источнику и приемнику информации, работающим в резиме "эапросответ",20Асинхронный регистр сдвига содержит ячейки 1 памяти, каждая из которых имеет первый 2, второй 3, третий 4, четвертый 5, .пятый 6 и.шестой 7 , элементы И-НЕ, Первые входы элементов И-НЕ 2 и 3 являются информационнции входами 8 и 9 ячейки 1, а выходы этих элементов - ее информационными выходами 10 и 11. Первые входы элементов И-НЕ 4 и 5 являются первым управляющим входом 12 ячейки 1, выход эле- Зб мента И-НЕ 5 - ее первым управляющим выходом 13. Выход элемента И"НЕ 4 соединен с вторыми входами элементов И-НЕ 2 и 3, выходы которых соединены с третьими входами друг друга и 35входаии; элемента И-НЕ 6, выход которого соединен с третьим входои элемента И-НЕ 5 .и первым входом элемента И-НЕ 7, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 4 ,ув б ляется вторым управляющим выходом 4 ячейки 1. Вторые входы элементов И-НЕ 7 и 5 являются третьим 15 и вторым 16 управляющимивхрдаии ячейки 1, Входы 8, 9 и 12-й ячейки 1 ф 5 соединены соответственно с выхода ми О, 1 и. 13 (-)-й ячейки 1, а входы 15 и 16 1 -й ячейки 1 - с выходами 13 и 14 соответственно ( +1)-й ячейки 1. Информационные 50 8 и 9 и первый управляющий 12 входы первой ячейки 1 регистра являются его. информационными 17 и 18 и первым управляющим 19 входами, а информационные 10 и,1 и управляющий 13 (первый) 55выходы последней ячейки регистраявляются его информационньеи 20 и 21 р первйм управляющим 22,выходаии.Пер7 12 4Ъый 13 и второй 14 управляющие выходы первой ячейки регистра являются его вторым 24 и третьим 23 управляющими выходами, а третий 15 и второй 16 управляющие входы. последней ячейки. регистра являются его третьии 25 и вторым 26 управляющими входами.Асинхронный регистр работает следующим образом./При наличии значения "1" на всех ,входах ячейки 1 последняя мошет. нахо диться в одном из следующих трех устойчивых состояний (значения,.на вцхо. дах элементов 2,3,4,5,6,7 ячейки 1); "110101" - информация в ячейке стер,та, "10010" и "011010" - в ячейке записана информация, причем, если для четных ячеек одно из этих двух состояний соответствует единице, а второе нулю, то для нечетныхнаоборот.Запись информации в 1 -ю ячейку 1 начинается в результате поступления с выхода элемента И-НЕ 5 ( ф -1)-й ячейки 1 через ее выход 13 на вход12 4 -й ячейки 1 и далее на вход ее элемента И-НЕ 4 значения "0", иэ-эа чего на выходе этого элемента появляется значение , После этого на выходе одного из элементов И-НЕ 2 или -й ячейки 1 устанавливается значение "0",. затем на выходе ее элемен- . та И-НЕ 6 - значение "1 " и, наконец, на выходе ее элемента И-НЕ 7- значение "0", если при этом на входе 15 этой ячейки такие имеется значение "1", куда это значение поступает с выхода элемента И-НЕ 76 +1)-й ячейки 1 через ее выход 14. Такии образом 1-я ячейка 1 переходит из состояния "110101" в состояние"101110" или "011110".После этого, в результате поступления значения ".0" с выхода элемента И-НЕ 7 1 -й ячейки 1 через ее выход14 на вход 15 ( у -1)-й ячейки 1, в последней происходит стирание информации.При этом сначала устанавливается значение "1" на выходе эле.мента И-НЕ 7 ( -1)-й ячейки 1, за;тем значение "0" на выходе ее элемента И-НЕ 4, далее на выходах обоих элементов И-.НЕ 2 и 3 этой ячейки устанавливается значение "1", после чего на выходе ее элемента И-НЕ 6- значение "0" и, наконец, на выходе ее элемента И-НЕ 5 - значение :"1". Последнее черезвыход 13 ( 1 -1)-й ячейки 1 и вход 12 , -й ячейки 1,О доступив на вход элемента И-НЕ 5последней, вызывает появление на его,выходе значения "0", если при этомна выходе 13 (+1)-й ячейки 1, т.е.на выходе ее элемента И-НЕ ,имеется значение , которое черезФвход 16-й ячейки 1 поступает навход элемента И-НЕ 5 последней. Таким образом 1 -я ячейка 1 оказывается в состоянии "101010" или"011010" и может передать информацию в (.л +1)-ю ячейку 1. При этомзначение "0" с выхода элемента 51 -й ячейки 1 поступает через еевыход 13 на вход 16 ( -1)-й ячейки 1, где блокирует возможностьпоявления значения "0" на выходеэлемента И-НЕ 5 последней (т.е.возможность следующей записи информации в-ю ячейку 1), до того, 20как информация из 1 -й ячейки 1 будет переписана в ( 1 +1)-ю ячейку 1.Состояние "11" входов 17, 18регистра соответствует отсутствиюинформации, состояние "01" и "10" - 25наличию единицы и нуля соответственно, Значение "0" на входе 19регистра разрешает прием информации с его входов 17, 18 и должноустанавливаться не раньше, чем ус-ЗОтановятся состояния "01" или "10"этих входов. Значение "0" на выходе23 регистра является "квитанцией"о приеме регистром информации. Поэтой квитанции на входе 19 регистра может быть установлено значение"1", а на входах 17, 18 - состоя,ние "11". Значение "1" на выходе 24регистра разрешает установку значения ."0" на его входе 19, при усло О1вии, что на его выходе 23 также име;ется значение "1",Состояние "11" выходов 20 и 21регистра соответствует отсутствиюинформации состояние 01 и 1 0,45единице и нулю в соответствиис номером последней ячейки регистра,состояние "00" на этих входах не возникает, Значение "0" на выходе 22 регистра разрешает считывание информации с его выходов 20 и 21 и устанавливается после появления состояний "01" или "10" на этих выходах.Значение "0" на входе 25 регистраявляется "квитанцией" о приеме инфор 5мации с его выходов. По этой квитанции на выходе 22 регистра устанавливается значение "1", а на выходах 20 и 21 - состояние "11". Значение"1" на выходе 26 регистра разрешаетустановку значения "0" на его выходе 22, при условии, что на его входе 25 также имеется значение "1".Функционирование регистра при "прохождении через него последовательности 10 представлено временной диаграммой фиг.2. В исходном состоянии (такт В 0) информация во всехячейках регистра стерта. Диаграммапостроена в предположении, что задержки всех элементов регистра рав,л1 ны ь, На входе 26 регистра, введенном в его состав для унификации входного и выходного интерфейса, зафиксировано значение "1", разрешающее изме, -нение значений на его выходе 22. По -этому значения на входе 26 регистра на диаграмме не приводятся.Из временной диаграммы видно,что быстродействие регистра (время межцу последовательными записями информации в регистр) составляет 22 ьл(если очередная запись происходитв такте 9 17, то следующая может произойти не раньше, чем в такте У 39).При этом минимальная длительность сигнала на входе 19 регистра (значение"0" на этом входе) составляет 7соответственно интервал между сигналами на этом входе (т.е. значение"1" на нем) составляет .15. Длясигнала на входе 25 регистра этил лвеличины составляют 6 ь и 16соответственно,Из описания функционирования асинхронного регистра следует, что в процессе записи и последующего стиранияинформации в каждой его ячейке памятивсе элементы переключаются последовательно, чем обеспечивается достоверное функционирование регистра прилюбых величинах задержек его элементов.,Изобретение приводит к упрощению асинхронного регистра сдвига по сравнению с известным, так как используют . ся более простые (двух- и трехвходовые) элементы И-НЕ, чем в последнем, требующем для реализации пятивходовых элвментов И-НЕ. Оценивая сложность регистра числом (суммарным) входов элементов одной ячейки, получим соответственно 15 .у предлагаемого регистра, против 18 у известного, что подтверждает достижение пе," ставленной цели изобретения.1117712 оставитель А.Дерюгинехред Т,Фанта рректор А. Обруч уг едакт Подписное Тирам 574 .ВНИИПИ Государственного комипо делам иэобретений и открыт113035, Иосква,. %-35, Раушс каэ 7264/3 та СС я наб., д. 4/5 ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектн