Двоичный счетчик с последовательным переносом

 

ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ, преимущественно для работы в (г , 1 ) системе счисления, содержащий входную шинуу дешифратор полных состояний, многовходовый элемент ИЛИ, а в каждом i-M разряде, кроме первого, счетный триггер, два элемента И-, элемент ИЛИ, прямой выход счетного триггера соединен с одним из входов дешифратора полных состояний и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента HJte, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента И и с тактовым входом счет ного триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И j предыдущего разряда, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента И соответствующего младаего разряда, выходы дешифратора полных состояний соединены с входами-многовходового элемента ИЛИ, первый разряд содержит счетный триггер , элемент И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом счетного триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждый i-й разряд введен элемент И-НЕ, г входов .которого соединены с прямыми выходами счетных триггеров последующих. if разрядов, а выход элемента И-НЕ соединен с третьим входом второго эле-, мента И, с третьего по (г+1)-1 входал элемента ИЛИ соединены соответст .венно с выходами первых элементов И с i-fl по i+(r-1) paзpядoв с третье-2 го по (г+1)-й входыпервого элемента И соединены соответственно с прямыми , выходами .счетных триггеров с 1-1 по i-(г-1 ) разрядов в первом СдЭ 4iii разряде, выход элемента И-НЕ спеди- . нен с первым входом элемента ИЛИ, i второй вход которого соединен с BXOR ной шиной, с вторым входом элеменCD |та Икс одним из входов первого Ч элемента И.соответствующего старшего разряда.

«Э (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5Р Н 03 К 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГПФ (.21) 3411841/18-21 (22) 22.03.82 (46) 07.08.83. Бюл. 9 29 (72) Н.А. Збродов, B.Â. Браткевич и А.Д. Нотовский (71) Харьковский инженерно-экономи:ческий институт (53.) 621. 37.4. 32(088.8) (56) 1. Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств, M., "Сов. радио", 1973, с.. 142.

2. Авторское свидетельство СССР Р 577682, кл. Н 03 К 23/00, 1976 (прототип). (54) (57) ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ, преимущественно для работы в (r,1) системе счисления, содержащий входную шину, дешифратор полных состояний, многовходовый элемент ИЛИ, а в каждом

i-м разряде, кроме первого, счетный триггер, два элемента И, элемент ИЛИ, прямой выход счетного триггера соединен с одним из входов дешифратора полных состояний и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ второй вход и выход которого соеди- . нены соответственно с выходом второго элемента И и с тактовым Входом счет ного триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И,:предыдущего разряда, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента И соответствующего младшего разряда, выходы де- шифратора полных состояний соединены с входами.многовходового элемента ИЛИ, первый разряд содержит счетный триггер, элемент И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом счетного триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждый t-й разряд введен элемент И-НЕ, r входов .которого соединены с прямыми выходами счетных триггеров последующих .Pg ,;г разрядов, а выход элемента И-НЕ сое- динен с третьим входом второго эле-, мента И, с третьего по (г+1)-1 входы элемента ИЛИ соединены соответст- .венно с выходами первых элементов И с 1+1 по 1+(г-1) разрядов с третьего по (г+1)-й входы первого элемента И соединены соответственно с прямыми. выходами .счетных триггеров с

1-1 по i-(r-1.) разрядов в первом разряде, выход элемента И-НЕ соеди- . нен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вход ной шиной, с вторым входом элемен;та И и с одним из входов первого .элемента И.соответствующего старше го разряда.

1 1034197 2

Изобретение относится к вычисли- 1 тельной, технике и.может быть использовано при построении цифровых устройств помехоустойчивой.обработки информации.

Известен двоичный счетчик с после- 5. довательным переносом, содержащий в каждом разряде триггер со счетным входом и элемент И, причем единичный выход триггера соединен с одним из входов элемента И, второй вход элемента И соединен со счетной управляющей шиной (1 ).

Недостаток приведенного счетчика заключается в том, что он не позволяет обнаруживать определенные виды оши15 бок, возникающие в результате неисправной работы устройства.

Известен двоичный счетчик с последовательным переносом для работы в Фибоначчиевых системах счисления, содержащий входную шину, дешифратор полных состояний, многовходавый элемент ИЛИ, а в каждом 1-м разряде, .кроме первого, счетный триггер, дву элемента И, элемент.ИЛИ, прямой выход счетного триггера соединен с одним из входов дешифратора полных состояний и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входоМ элемента ИЛИ, второй вход и выход которого соединены соот-ЗО ветственно с выходом второго элемента И и с тактовым входом счетного триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента,И, второй вход которого сое-35 динен с выходом первого элемента И предыдущего разряда, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента И соответствующего младшего разряда, r.других входов 4р второго элемента И соединены с ин- . версными выходами счетных триггеров последующих r разрядов, выходы дешифратора полных состояний соединены с входами многовходового элемента 45

ИЛИ, первый разряд содержит счетный триггер,два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены1 соответственно с первыми входами первого и второго элементов И 52 ).

Недостаток приведенного прототи па заключается в том, что он ограничивает функциональные возможности помехоустойчивых счетчиков, использующих избыточййе,(r Р) системы счисления, допуская изменения лишь характеристическогб параметра P и не позволяет производить функцию счета, при изменении характеристического 60 параметра r ..

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, за, ключающееся в выполнении дополнитель-, ной функции помехоустойчивого счета, 65 импульсов в (r 1 ) системе счисления, при сохранении функции помахоустой- . чивого. счета в Фибоначчиевой системе счисления.

Поставленная цель достигается тем, что в двоичном счетчике с -последовательным переносом, преимущественно для работы в (r,1) системе счисления, содержащем входную шину, дешифратор полных состояний, многовходовый элемент ИЛИ, а в каждом

1-м разряде, кроме первого, счетный триггер, два элемента И, элемент-.ИЛИ, прямой выход счетного триггера соединен с одним из входов дешифратора полных состояний и с первым входом первого элемента И, выхдд которого соединен с первым входом элеМента ИЛИ, второй вход и .выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента И и с тактовым входом счетного триггера, инверсный выход которого. соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И

:предыдущего разряда, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента И соответствующего младшего разряда, выходы дешифратора полных сдстояний соединены с входами многовходового элемента ИЛИ, первый разряд содержит счетный триггер, элемент И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом счетного триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И, в каждый i-й разряд введен элемент И-НЕ, r входов которого соединены с прямыми выходами счетных триггеров последующих r разрядов, а выход элемента И-НЕ соединен с третьим входом второго элемента И, с третьего по r+1-й входы.элемента H3IH соединены соответственно с выходами первых элементов И с 1+1 по .i (r-1) разрядов c третьего по г+1-й входы первого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами счетных триггеров с 1-1 по !-(r-1) разрядов в первом разряде, выход элемента

И-НЕ соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входной шиной, с вторым входом элемента И с одним из входов первого элемента и соответствующего старшего разряда. .На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого счетчика.

Двоичный счетчик с последовательным переносом содержит .счетные триггеры 1-1 - . 1-6, элементы 2-1—

2-6 и элемент 3 ИЛЙ, дешифратор 4 полных состояний, вторые элементы

5-1 - 5-6 ИЛИ, элЕменты 6-1 - 6-5 И, элементы 7-1 — 7-6 И-НЕ, входную шину 8.

1034197

Элементы 7-1 И-НЕ, 5-1 ИЛИ, 2-1 И и счетный триггер 1-1 составляют первый разряд. Элементы 7-2 И-НЕ, 5-2 ИЛИ, 6-1, 2-2 И и счетный триггер 1-2 составляют i-r-.é разряд.

Элементы 7-4 И-НЕ, 5-4 ИЛИ, 6-3, 2-4 И и счетный триггер 1-4 составляют i-й разряд. Элементы 7-6 И-НЕ, .

5-6 ИЛИ, 6-5, 2-6 И и счетный триггер 1-6 составляют !+г-й разряд.

Элементы 7-3 И-НЕ, 5-3 ИЛИ, 6-2, 10

2-3 И и счетный триггер 1-3 составляют разряд с номером между i-г-тым и i-тым. Элементы 7-5 И-НЕ, 5-5 ИЛИ, 6-4, 2-5 И и счетный триггер 1-5 составляют разряд с номером между 15

i-м и i+r-м. На чертеже для каждого i-го разряда входЬ! элемента, например 7-4 И-НЕ соединены с прямы.ми выходами счетных триггеров с 1 5 по 1-6 соответственно старших разря- 20 дов с i+1 rro i+r-й. Инверсные выходы счетных триггеров 1-2 — 1-6 соединены соответственно с первыми входами элементов б- 1 — 6-5 И, выхо.ды которых соединены сбответственно

I с первыми входами элементов 5-2

5-6 ИЛИ, выходы элементов 5-1—

5-6 ИЛИ соединены соответственно с тактовыми входами счетных триггеров .

1-1 — 1"б, прямые выходы которых сое- динены соответственно с первыми входами элементов 2-1 — 2-6 И и с вхо дами дешифратора 4 полных состояний, выходы которых соединены с входами многовходового- эЛемента .3 ИЛИ, прямые выходы счетных триггеров 1-2 — 35

1-5 соединены соответственно с вторы-. ми входами элементов 2-3 — 2-6 И, выходы элементов 7-1 — 7-6 И-НЕ

|соединены соответственно с первым входом элемента 5-1 ИЛИ и.вторыми - 4p входами элементов 6-1. — 6-5 И, третьи входы которых соединены соответственно с выходами элементов 2-1—

2-5 И, выходы элементов 2-2 — к-б И соединены соответственно с вторыми .входами элементов 5-2 — 5-6 ИЛИ, третьи входы элементов 5-2 — 5-5 ИЛИ . соединены соответственно с выходами элементов 2-3 — 2-6 И, третьи входы элементов 2-6 — 2-4 И соединены соответственно с выходами элементов 2-3

2-1 И, третий вход элемента 2-3 - 2+1 И ,разряда и вторые входы элементов 2-2, -, 2-1 И соединены соответственно с входной шиной 8, с выходом элемента

2-1 И и с входной шиной 8, которая соединена с вторым входом элемента

5-1 ИЛИ.

Принцип помехоустойчивой работы счетчика при изменении характеристи- 60 ческих параметров r основан на формировании в процессе счета строго определенных кбмбинаций, которые являются разрешенными для конкретно заданного значения параметра r и А5

I определяемые следующим рекурентным соотношением:

8 - 8- + ° .+8- г+8.

Ф

i= r+P+3, r+P+ j, -„-...=. r= -t,3, ...;

Р= 3, 2 ... (!);

8 8 .:.а- Bp+e i! Bp+2 2;8 2 з-(Рil г

s . 8+3, Р+4, ..., Р +г

Здесь r — максимальное количество единиц, находящихся в соседних двоичных разрядах числа и,образующих разрешенную группу единиц, а параметр P указывает на минимальное количество нулей между разрешенными группами единиц.

При r= n и Р-"0 система (r, P) яв" ляется классической двоичной, так . как при общем числе двоичных разрядов, равном r., содержит только одну группу разрешенных единиц, весовые коэффициенты которых равны степени двойки.

При r=1 и P--1, 2, ... получаем известные Фибоначчиевые системы счисления.

Случай п>1 и Р"-1.2. ... соответ,ствует системам счисления (r., Р), занимающих промежуточное положение

:между классической и Фибоначчиевой

I системами счисления и предназначенные для.построения помехоустойчивых .устройств и сквозного контроля информационно"вычислительных систем.

Пусть .r=2, тогда при Р=1 из соот-. ,ношения (l) получаем соответствующие значения весовых коэффициентов (8„) и разрешенные комбинации в интервале натуральных чисел (приведенных в качестве примера) от 0 до 24 (таблица)

6 5 4 3 2 1 0 ...241374211

0 0

1 0

1 1 О

1 1 0 OI

1034197

Продолжение таблицы

10010

11010

1 О О О О 0

ОО01О

11 011 0

1000000

+1Сч: f (5-1)

+1Сч: f (5-1) =1, т(1-1)=1

=1, Т(1-1)=0;.

4-й

=f 2 (2-2) =12 (5-2) =1, о;

= (5-3 )=1»Т(1-3) =1; что l-й +1Сч

f (2-1) т(1-2)= (б- 2) 5-й +1Сч: то же, . Как видно из .таблицы, в приведенном интервале чисел двоичные комби.нации ..1110=7, ... 11100=13, 101110=20 и т.д. являются зайрещенными (избыточными) для данной системы счисления.

Очевидно, что при п=3 максимальная разрешенная комбинация . ° .011101110..., при r=3 и Р=2-...

0111001110..., при r=- и и Р=о111...111 и = --r цифр

Для упрощения задачи конструирования счетчика для любой системы 35 счисления при конкретном задании характеристического параметра воспользуемся выходными булевыми функФ r / циями логических. элементов, Г; †; (,k)i где i — порядковый номер разряда счетчика; k обозначает первую цифру

4 элемента на схеме, для которого определяется выходная функция.

Выходные функции для каждого

i-го разряда определяются следующими рекурентными соотношениями 45 л г лТ.

11 1 (g)

f = f (f. чf. ч.. чФ-+(v- ))

2 у (Т, лТ л ..лТ--("- т!)лЕ -(1+")

1- 1 " 1 1

П цставляя конкретные значения харак- 55 теристического параметра в выражении (2), получаем соответствующую конфигурацию счетчика.. Определим в качестве примера входные функции соответствующих элементов четвертого 6О разряда при г=2. г„

7 (т.е. входы элемен4 -т т та И-НЕ четвертого разряда необходиМо соединить с единичными выходами 65 б триггеров пятого и шестого разрядов)

f< = Т т > f „ (т.е. входы перво2 го элемента И четвертого разряда необходимо соединить с единичными выходами данного и младшего разрядов и с выходом первого элемента И перво.го разряда) .

1 2 — (т.е. входы второ-. го элемента И четвертого разряда необходимо соединить с выходами элемента И-НЕ и"нулевым выходом триггера данного разряда и первого элемента И третьего разряда).

На структурной схеме дана полная конфигурая первых шести разрядов предлагаемого счетчика с указанием мест рекурентности связей для любо-; го значения параметра.

Для описания работы счетчика воспользуемся соответствующими выходными булевыми функциями и таблицей (так как значение нулевого разряда при всех разрешенных комбинациях равно нулю, то при построении счет5 чика он во внимание не принимается).

Предположим, что в исходном состоянии на единичных выходах триггеров будут нулевые значения сигналов (Т(1-1)- т(1-6)=0, выходные функции элементов И-НЕ будут иметь значение логической единицы

f (7-1) + P(7-6)=1, выхбдные функ-ции первых элементов И будут иметь значение логического нуля f (2-1)+

Е 2(2-6 ) =О.

При подаче на вход элемента 5-1 сигнала +1Сч на шине 8 выходная функция 1 „ примет значение единицы, 5 так как f =+1СчЛ(,-.»--- - Л - - — =1.

T 1-3 T 1-3

Единичным значением этой функции в счетчик будет занесен код логической единицы. Выходная функция элемента 2-1 И останется нулевой, так как в предыдущий момент времени триг гер 1-1 находился в нулевом состоя2

" 1 = т(1-1)Л+1С

Здесь и далее для описания состояний элементов счетчика при поступлении текущего сигнала +1Сч, по шине 8, примем следующую запись:

1-й +1Сч: f (5-1)=1, Т(1-1)=1;

2-й +1Сч: f 1(5-1)=1, Т(1-1)=0;

f, (2-1) = f 2(6-2) =12(5-2) =1»

T(1-2)=1

1034197

+1Сч: то же, что 2-й +1Сч

+1Сч з f (7-1) =f q (2-1) 0

1 . 2

f (2-3)=f >(5-3)=f2(5-2)=

- Т 1-2)-0;

Г4 (6-3)-f 4(5-4)=1Т(1-4) 1 5

+1Сч: то же, что 1-й +1Сч

12-й +1Сч:

13-й +1Сч:

14-й +1Сч:

° ° °

23-й +1Сч:

24-й +1Сч: то же, что и 1-ый +1Сч, сохранив при этом предыду-10 шее состояние счетчика ...1100 Ф 2(7-2) =О, f .(7-1)=1

f„ (5-1)=1, Т(1-1)=0;

f .,(2-1)=f (2-4)=f (5-4)= 15

f (5-3)=1;

T(1-3)=Т(1- 4)=0;

1ф(6-4)=f (5-5)=1,Т(1-5) 1 то же, что и 1-й +1Сч .

20 то же, что и 1-й +1Сч, сохранив при этом предыдушее состояние счетчика ...11010, f3 (7-3)=0> f 2(7-2)=1

f (5-1) =1, Т (1-1) =0

1. (2-1 ) = f (2-2) = f. (5-2) =

=1, T (1-2)0

f2 2-2)=f g(2-5)=f (5-5)= 30

2. 2

= +(5-4)=1, т (1-5) =Т(1-4) =О, f (6-5)=f 6(5-6)=1, Т(1-6)=1 и т.д.

Если в результате неисправной работы оборудования на выходе счетчика появится одна иэ запрещенных комбинаций (для нашего примера °, 1110, 0111;.1111, ...), то íà scex выходах дешифратора 7 полных состояний будут нулевые сигналы и-на выходе элемента 3 ИЛИ будет зафиксирован сигнал ошибки.

Аналогично производится построение и -рассматривается работа и разрядного помехоустойчивого счетчика с последовательным переносом при любом значении характеристического параметра n>re%. Таким. образом, использование нового элемента и связей, рассчитываемых с помошью рекурентных соотношений (2), для конкретно заданного параметра о г 1 позволяет расширить Функциональwe возмож-. ности устройства по сравнению с прототипом, при этом выбор характеристических параметров позволяет разработчику изменять технические характеристики счетчика, что является качественно новым показателем при разработке подобных цифровых устройств и тем самым увеличивает эфФективность использования цифровых устройств при помехоустойчивой -об-. работке информации.

1034197

ЕГ р-Ф

Составитель",Ранов

Редактор A. Власенко ТехредЖ.Кастелевич Корректор . Дзятко

Заказ 5644/60 Тираж 936 Подписное

Внйипи Государственного комитета сссР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал; ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4