Счетно-сдвиговое устройство

(19)) 208 А 4(5 С 11 С 19/00 ОБРЕТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ й А.Г. Основ "Советск ади льств 19/О ГОСУДАРСТВЕЮ 1 ЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СЧЕТНО-СДВИГОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два элемента НЕ ио/2 счетных блоков (й- число разрядов устройства), каждый из которыхсостоит из двух 2 -триггеров, элемента И-ИЛИ-НЕ и элемента И-ИЛИ,причем в каждом счетном блоке С-входыЗ -триггеров соединены с выходомэлемента И-ИЛИ, В -вход второгоР-триггера соединен с прямым выходом первого Р -триггера, Р -вход которого соединен с выходом элемента,И-ИПИ-НЕ, инверсный выход второгоВ-триггера .соединен с первым входом первой группы входов И элемента.И-ИЛИ-НЕ последующего счетного .блока, Й -вход каждого Р -триггера является входом сброса устройства, апервый вход первой группы входов Иэлемента И-ИЛИ - тактовым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьппения быстродействия устройства, вторые входыпервой группы входов И элементовИ-ИЛИ-НЕ и И-ИЛИ каждого счетного блокасоединены с выходом первого элементаНЕ, вход которого и вторые входывторой группы входов И элементовИ-ИЛИ-НЕ и И-ИЛИ являются управляющим входом устройства, первый входпервой группы входов И элементаИ-КПИ соединен с инверсным выходомпервого Р-триггера предыдущего счетного блока, выход элемента И-ИЛИкаждого счетного блока соединен стретьим входом второй группы входовИ элемента И-ИЛИ последующего счетного блока, прямой выход второгоР-триггера каждого счетного блокасоединен с первым входом второйгруппы входов И элемента И-ИЛ-НЕданного счетного блока и с четвертья входом второй группы входов Иэлемента И-ИЛИ последующего счетногоблока, первый вход первой группывходов И элемента И-ИЛИ-НЕ первогосчетного блока соединен с выходомвторого элемента НЕ, вход которогои первый вход второй группы входовИ элемента И-ИЛИ данного счетчногоблока являются информационным входом устройства,1152038Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматике, телемеханике,ядерном. приборостроении.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.На фиг. 1 представлена схемасчетно-сдвигового устройства; нафиг. 2 - схема преобразователя кода.Счетно-сдвиговое устройство 30(фиг. 1) содержит первый элементНЕ 1,второй элемент НЕ 2 и и /2 счетных блоков 31, Каждый 1 -й счетныйблок1 = 1,2,3 л/2) состоит изпервогоЗ -триггера ТТ 41, вторбгоЭ-триггера ТТ 51, элемента И-ИЛИ-НЕ6 и элемента И-ИЛИ 71.Схема содержит вход 8 сброса,тактовый вход 9, управляющий вход10, информационный вход 11, информа рциоиный выход 12.Преобразователь кода (фиг, 2)содержит счетный триггер Т 13, выходной 2 -триггер ТТ 14, элемент ИИ-НЕ 15, элемент НЕ 16, элемент 25И-ИЛИ-НЕ 17,вход 18 сброса,информационный вход 19,информационный .выход 20, тактовый вход 21.Счетно-сдвиговое устройство работает следующим образом.Дпя выполнения операции сдвигана входе 8 сброса, тактовом входе 9,информационном входе 11 счетно-сдвигового устройства устанавливают сигналы с логическим уровнем "1", а науправляющем входе 10 счетно-сдвигового устройства - сигнал с логическим уровнем "О". После этого на вход8 сброса подают сигнал "Сброс".Сигнал "Сброс" устанавливаетпервыйЭ-триггер ТТ 41 и второйЪ-триггер ТТ 51 в каждом счетчномблоке 31 счетно-сдвигового устройствв в исходное состояние "логический О". После поступления сигнала"Сброс" иа прямых выходах первого3-триггера ТТ 4 ) и второго Й-триггера ТТ 51 каждого счетного блока 31будет установлен исходный сигнал слогическим уровнем "О", а на инверсных выходах упомянутых триггеров -исходный сигнал с логическим уровнем "1".Управляющий сигнал поступает попервой цепи, связывающей счетныеблоки 3 счетно-сдвигового устройства, на вход первого элемента НЕ 1и на вторые управляемые входы вторых групп входов И элементов И-ИЛИ-НЕ 61 и И-ИЛИ 7 . В процессе работы счетно-сдвигового устройства при выполнении им операции сдвига этот управляющий сигнал запрещает через элементы И-ИНИ-НЕ 6и И-ИЛИ 7) прохождение сигналов, поступающих на первые управляемые входы вторых групп входов И элементов И-ИЛИ-НЕ 61 и на первые, третьи и четвертые входы вторых групп входов И элементов И-ИЛИ 7. Одновременно инвертированный управляющий сигнал с логическим уровнем "1" с выхода первого элемента НЕ 1 поступает по второй цепи связывающей счетные блоки 31 счетно-сдвигового устройства на вторые управляющие входы первых групп входов И элементов И-ИЛИ-НЕ 61 и И-ИЛИ 71. Этот управляющий сигнал с выхода первого элемента НЕ 1 в процессе работы счетно-сдвигового устройства при выполнении им операции сдвига разрешает через элементы И-ИЛИ-НЕ 6 и И-ИЛИ 1 прохождение сигналов, поступающих на первые управляемые зходы первых групп входов И элементов И-ИЛИ-НЕ 61 и И-ИЛИ И-ИЛИ 7 .Информационный сигнал поступает по третьей цепи счетно-сдвигового устройства на вход второго элемента НЕ 2 и на первый вход второй группы входов И элемента И-ИЛИ 7 первого счетного блока 3. Одновременно инвертированный информационный сигнал поступает с выхода второго элемента НЕ 2 на первый управляемый вход первой группы входов И элемента И-ИЛИ-НЕ 6 первого счетного блоТак как на первом управляемом входе первой группы входов И на втором управляющем входе второй группы входов И элемента И-ИЛИ-НЕ 6 установлены сигналы с логическими уровнями "О", то на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 6 формируется сигнал с11 11логическим уровнем 1 . Этот сигнал с выхода элемента И-ИЛИ-НЕ 6проходит на 2 -вход первого 3 -триггера ТТ 4первого счетного блока 3, подготавливая этот триггер к записи в него единичной информации . Единичная информация в Э -триггер ТТ з аписывается при изменении на С -входе этого триггера тактового сигнала из состояния "Логическая 1 " в состояние Логический О" , Тактовый сигнал поступает по четвертой цепив состояние Логический 0" установитьна информаионном входе 11 счетносдвигового устройства вместо информационного сигнала с логическим уроннем "1" информационный сигнал с логическим уровнем О, то при четвертом изменении тактового сигнала изсостояния "Логическая 1" в состояние Логический О" в первый и Р -триггер ТТ 4первого счетного блока 3,запишется нулевая информация, во второй Р -триггер ТТ 5 второго счетного блока 3 запишется единичная информация, а в первом Э-триггере ТТ 4 второго счетного блока 3 и во втором Р-триггере ТТ 5 первого1счетного блока 3 записанная единич 1ная информация сохранится.Таким образом, описанный процесс поступления сигналов обеспечивает запись и последовательный сдвигинформации в счетно-сдвиговомустройстве.Для выполнения операции счета навходе 8 сброса, тактовом входе 9,информационном входе 11, управляющем входе 10 счетно-сдвигового устройства устанавливают сигналы с логическим уровнем "1". После этогона вход 8 сброса подают сигнал"Сброс".Установка в исходное состояниетриггеров счетно-сдвигового устройства происходит так же, как и длявыполнения операции сдвига, Цепи 35поступления информационного и управляющего сигналов на вторые группывходов И элементов И-ИЛИ-НЕ 6.)и И-ИЛИ 7 , на входы инверторов НЕ 1 40и НЕ 2 и с выходов инверторов НЕ1и НЕ на первые группы входон Иэлементов И-ИЛИ-НЕ 6 и И-ИЛИ 7) опи)саны в начале изложения работысчетно-сдвигового устройства, Однако 45в процессе работы счетно-сдвиговогоустроиства при выполнении им операции счета управляющий сигнал не запрещает, а разрешает через элементыИ-ИЛИ-НЕ б прохождение сигналов)Фпоступающих на первые управляемые 50входы вторых групп входон И элементов И-ИЛИ-НЕ 6 , разрешает черезэлементы И-ИЛИ 7 прохождение совокупности сигналов, поступающихна первые, третьи и четвертые входы 55вторых групп входов И элементовИ-ИЛИ 7 . При этом инвертированныйуправляющий сигнал с выхода первогоэлемента НЕ 1 не разрешает, а запре 3 1152038 4счетно-сдвигового устройства, связывающей первые управляемые входыпервых групп входов И элементовИ-ИЛИ 7) всех счетных блоков 3),Так как на вторых управляющих входахвторых групп входов И элементовИ-ИЛИ 71 установлен сигнал с логическим уровнем "О", а на вторых управляющих входах первых групп входов Иэлементов И-ИЛИ 71 установлен сигнал с логическим уровнем "1", тоизменения тактового сигнала из состояния "Логическая 1" в состояние"Логический О, устанавливаемые напервых управляемых входах первыхгрупп входов И элементов И-ИЛИ 7,будут передаваться на выходы элементов И-ИЛИ 7) с которых они поступят на С -входы первых и вторых своих3-триггеров ТТ 4) и ТТ 5) одновременно в каждом счетном блоке 31. Атак как к записи единичной информации подготовлен только первыйР-триггер ТТ 41 первого счетногоблока 3 , то при первом изменениитактового сигнала из состояния,"Логическая 1" в состояние Логический О ениничная информация запишется только в этот триггер. Связьпрямого выхода первого Р -триггераТТ 4) с Р -входом второго Р-триггераТТ 5 1 обеспечивает в каждом счетном блоке 3) последовательную перепись информации иэ первого во второй Э-триггер, а связь инверсноговыхода второго Р -триггера ТТ 5 )счетного блока 3. с первым входомпервой группы входов И элементаИ-ИЛИ-НЕ 6 и связь выхода элементаИ-ИЛИ-НЕ 61 с Э-входом первогоР-триггера ТТ 4) счетного блока 3обеспечивает последовательную перепись информации из второго Р-триггера ТТ 51 счетного блока 3 , в первый Э-триггер ТТ 4 счетного блока)3 . Следовательно при втором изме)Унении тактового сигнала из состояния "Логическая 1" в состояние "Логический О" единичная информациязапишется во второй Р-триггер ТТ 51.первого счетного блока 31, а притретьем изменении тактового сигналаиз состояния "Логическая 1" в состояние "Логический О" единичнаяинформация запишется в первый Р -триггер ТТ 4 второго счетного блока 3.Теперь, если в промежутке временимежду моментами изменений тактовогосигнала из состояния "Логическая 1"15 Состояние Э-триггера ТТ 14 преобразователя кода после 2 к сдвигов после2 к+1 сдвигов ТТ 14 О 0 О В таблице показаны состояния выходного В-триггера ТТ 14 преобразователя кода, получаемые в нем после Э 152038 ащает через элементы И-ИЛИ-НЕ 6 и чен для всех триггеров счетных блоИ-ИЛИ 7 прохождение сигналов, посту-, ков 3 и между счетными блоками 3,лающих на первые управляемые входы и 3;, Отличием для первого счетного1,первых групп входов И элементов блока 3 является то, что изменяюИ-ИЛИ-НЕ 6 и И-ИНИ 71ощий сигнал на выходе элементаПосле установки в исходное состо- И-ИЛИ 7 этого счетного блока форяние Й-триггеров счетно-сдвигового мируется при сигнале с логическимустройства каждого счетного блока уровнем "О".на втором входе первой3 на 2-входе второго Р-триггера группы входов И, сигнале с логичес 311 11ТТ 5 сформирован сигнал с ло гиче с - 1 0 ким уровнем 1 на втором входеким уровнем " О" , а на Э -входе пер- второй группы входов И и входномвого Э -триггера ТТ 4 - сигнал с ло- изменяющемся сигнале из состояния111гическим уровнем "1", Сформированный , "Логическая 1" в состояние "Логисигнал с логическим уровнем "1" на ческий О".Э-вход первого В-триггера ТТ 4 в Поскольку необходим перевод сиссчетном блоке 3 проходит с выхода темы счисления счетно-сдвиговогоэлемента И-ИПИ-НЕ 6 данного счетно- устройства в двоичную систему счисго блока в результате того, что ления, к информационному выходу 12на втором управляющем входе первой устройства может быть подключенгруппы входов И на первом управляе преобразователь кода своим информамом входе второй группы входов И ционным входом 19 (фиг. 2), Приэлемента И-ИЛИ-НЕ 6 установлены сдвиге кода, полученного после сче 11 11сигналы с логическими уровнями "О . та в счетно-сдвиговом устроистве,Таким образом счетный блок 3 подго- через преобразователь кода на ин 1 3товлен к записи в него информации. 25 формационном выходе 20 преобразоваКаждый счетный блок 3 счетно-сдви- теля кода получается в код двоичнойгового устройства имеет четыре сос- системе счисления.тояния, которые определяются состоя- Работа преобразователя кода поясниями первого и второго Й-триггеров няется таблицей состояний 2 -триггеТТ 4 и ТТ 5 данного счетного ров ТТ 4 и ТТ 511 последнего 11/2блока, включенных по схеме после- счетного блока 31 счетно-сдвиговогодоватольного регистра. Изменение устройства и состояния выходногосостояний Э-триггеров счетного .2-триггера ТТ 14 преобразователяблока происходит сигналами в виде кода.изменений из состояния "Логическая1" в состояние "Логический О".Этот сигнал формируется на выходе Состояние 3 -тригэлемента И-ИЛИ 7 при сигнале с геров ТТ 4 илогическим уровнем 0" на втором ТТ 51 счетноговходе .иервой группы входов И,сиг блока 311нале в виде изменения из состояния"Логическая 1" в состояние "Логи- послеческий 0" на третьем входе второй 2 к+2группы входов И и совокупности сдвиговсигналов с логическим уровнем "1"на первом, втором, четвертом вхо- ТТ 4 ь 1 х ТТ 5 чг . ТТ 14дах второй группы входов И элементов И-ИЛИ 71 О ОПервым изменением сигнала из сос, тояния "Логическая 1" в состояние 501. О1"Логический 0" 2 -триггера ТТ 4 иТТ 5 установятся соответственно вОсостояние "10", вторым изменением -соответственно в состояние "11",О ,1 1 1третьим изменением - соответствен1152038 10 15 После подачи (2 к+1) тактового сигнала в выходном 2 -триггере ТТ 4. преобразователя кода установится та информация, которая была записана в выходном Р -триггера ТТ 5 2 счетного блока 3, после 21 сдвигов, а счетный триггер Т 13 преобразователя кода установится в состояние "Логическая 1". После подачи (2 к+2) тактового сигнала в выходном Э-триггере ТТ 14 преобразователя кода установится либо не преобразованная, либо преобразованная информация по отношению той, которая 0 55 7(2 К ф ) и (2 к+ 2) сдвигов в зависимос-, ти от кода, определяемого состояниями О-триггеров ТТ 41 и ТТ 52 последнего счетного блока 3 после 2 к сдвигов, где к = 1,2,3 номер сдвига. 5Для выполнения операции преобра- . зования кода на входе 18 сброса и тактовом входе 21 преобразователя кода устанавливают сигналы с логическим уровнем "1".После этого на вход 18 сброса преобразователя подают сигнал ".Сброс". Сигнал "Сброс" устанавливает счетный триггер Т 13 и Р -триггер ТТ 14 преобразователя кода в исходные состояния "Логического 0". При этом, если второй Р -триггер ТТ 5 счетного блока 3 находится в состоянии Логического 0", то на 2-вход Э -триггера ТТ 14 преобразо вателя кода поступает сигнал с логическим уровнем "0", а если второй П-триггер ТТ 5 счетного блока находится в состоянии "Логическая 1", то на 3 -вход Р -триггера ТТ 14 преобразователя кода поступит сигнал с логическим уровнем "1". Процесс подачи сигнала того или иного логического уровня на Э -вход 2 -триггера . ТТ 14 преобразователя кода обеспе- З 0 чен работой элементов И-НЕ 15, НЕ 16, И-ИЛИ-НЕ 17 преобразователя кода. Эти элементы анализируют выкодные состояния прямого выхода Э -триггера ТТ 14, прямого выхода счетного триг гера Т 13 преобразователя кода, прямого и инверсного выходов ) -триггера ТТ 5 счетного блока 3Изменение состояний триггеров преобразователя кода производится 40 в результате действия на тактовом входе 21 изменения сигнала из состояния "Логическая 1" в состояние "Логический 0". 8,была записана в выходном Р -триггере ТТ 5,счетного блока 32, выходном Р-триггере ТТ 14 и счетном триггере Т 3 преобразователя кода после (2 к+1) сдвигов.Информация после (2 к+2) сдвигов не будет преобразовываться тогда, когда после (2 к+1) сдвигов счетный триггер Т 13 преобразователя кода будет установлен в состояние "Логическая 1", выходной Р -триггер ТТ 4 преобразователя кода установлен в состояние "Логический 0.Информация после (2 к+2) сдвигов будет преобразовываться тогда, когда после (2 к+1) сдвигов счетный триггер Т 13 и выходной 2 -триггер ТТ 14 преобразователя кода установлены в состояние "Логическая 1".Если счетно-сдвиговое устройство содержит н/2 счетных блоков то максимальное количество его состояний определяется соотношением Ю =Ю 2 и= 4 = 2 , а его емкость - соотношением Б = М - 1, как и двоичного счетчика с о -разрядами.В режиме счета каждый -ый счетный блок счетно-сдвигового устройства работает в режиме синхронного сдвига как сдвиговый регистр, а передача информационных сигналов между блоками (перенос между блоками) распространения по принципу "сквозного переноса".Анализ показывает, что если быстродействие элемента И-ИЛИ определено временем, а быстродействие двух- разрядного регистра сдвига в режиме синхронного счета Т 2, то быстродействие предлагаемого устройства составит величину 1 Ц = (2+ "2в то время как в прототипе,быстродействие определено величиной 1 ЯИ(1 ,Таким образом, быстродействие предлагаемого счетно-сдвигоного устройства (при счете) по отношению к быстродействию известного устройства выше в;ф 2) ИсВ.2 Фъ 2 с 4 фГ2Практически быстродействие двухразрядного сдвигового регистра в режиме счета равно быстродействиювыходного 2-триггера ТТ. Для элементов ТТЛ среднего быстродействия ,Г - 200 нс, а быстродействие Т элемента И-ИЛИ той же эле"10 9 1152038 иентной базы соответственно С,=20 нс, и при л = 1 О, получается Е(Е =3,7Предлагаемая оргайизация структуры устройства благодаря новым связям между элементами, в результате чегообеспечен синхронный процесс обработки информации,поэволилаповысить быстродействие счетно-сдв игового устройства .1152038 Тираж 584 ПодписноеГосударственного комитета СССРелам иэобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 41 ВНИИПИ по 13035акаэ 23 ППП "Патент Ужгород,ул. Проектна Фил Составитель А, Дерюгин Редактор Н.Пушненкова Техред Л.Коцюбняк Корректор М.Максимишннец