Асинхронный последовательный регистр

 

Изобретение относится к вычислительной технике. С целью повышения быстродействия в регистр, содержаш,ий ячейки памяти , каждая из которых построена по схеме трехстабильного триггера из трех элементов И-ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с входами элементов И-ИЛИ-НЕ предыдуш,ей и последуюшей ячеек, введены три дополнительных элемента И-ИЛИ-НЕ, входы первого из которых соединены с выходами элементов И-ИЛИ-НЕ двух первых ячеек, а выход является управляющим выходом регистра, выходы двух упругих дополнительных элементов И-ИЛИ-НЕ соединены с выходами элементов И-ИЛИ-НЕ двух последних ячеек, а выходы дополнительных элементов И- ИЛИ-НЕ являются прямыми и инверсными информационными выходами регистра. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК с в 4 G 11 С 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 13,", /

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ " -в

l (21) 4050024/24-24 (22) 07.04.86 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) В. И. Варшавский, В. Б. Мараховский, .

Л. Я. Розенблюм и Б. С. Цирлин (53) 681.327.66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1136216, кл. G 11 С 19/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 661606, кл. G 11 С 19/00, 1979. (54) АСИНХРОННЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬ НЫЙ РЕГИСТР (57) Изобретение относится к вычислительной технике. С целью повышения быстроÄÄSUÄÄ 1383444 А1 действия в регистр, содержащий ячейки памяти, каждая из которых построена по схеме трехстабильного триггера из трех элементов И-ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с входами элементов И-ИЛИ-НЕ предыдущей и последующей ячеек, введены три дополнительных элемента И-ИЛИ-НЕ, входы первого из которых соединены с выходами элементов И-ИЛИ-HE двух первых ячеек, а выход является управляющим выходом регистра, выходы двух упругих дополнительных элементов И-ИЛИ- НЕ соединены с выходами элементов И-ИЛИ-HE двух последних ячеек, а выходы дополнительных элементов ИИЛИ-НЕ являются прямыми и инверсными информационными выходами регистра. 1 нл.

1383444

Изобретение относится к автоматике и

Вычислительной технике.

Цель изобретения — повышение быстродействия регистра.

На чертеже приведена схема регистра.

Регистр состоит из и ячеек памяти, каждая из которых содержит три элемента

И-ИЛИ- НЕ 1 — 3, и трех дополнительных элементов И-ИЛИ-НЕ 4 — 6, выходы которых соединены с управляющим 7, прямым 8 и

Р инверсным 9 информационными выходами егистра. Входы элемента 4 соединены с вы одами элементов 1 — 3 первой и второй ячеек, входы которых соединены с прямым 10 и инверсным 11 информационными входами регистра. Входы элементов 5 и 6 соединены с . выходами элементов 1 — 3 и-й и (п — 1) -й ячеек (последней и предпоследней соответственно), входы которых соединены с управ )яющим входом 12 регистра. Выходы элементов 1 — 3 каждой ячейки регистра соединены с входами элементов 2, 3, 1 и 3, 1, 2 той же ячейки. Выходы элементов 1 — 3 -й (i=1, 2,...,n — 2) и и-Й ячеек регистра соединены с входами элементов 2, 3, и 3, 1, 2 (с+1)-й и (i — 1) -й ячеек соответственно. Выходы элементов 1 — Зi-й ячейки (=3,...,n — 1) соединены с входами каждого из элементов (— 1)-й ячейки. Выходы элементов 1 — 3 второй и (— 1)-й ячеек соединены с входами элементов 1 — 3 первой и и-й ячеек соответственно.

Асинхронный последовательный регистр работает следующим образом.

Каждая i-я ячейка (i=-2, З,...,n — 1) имеет три устойчивых состояния (значения выходов ее элементов 1 — 3):101 — в ячейке записан нуль, 110 — в ячейке записана единица, 011 — значение разряда сдвигаемого кода, записанного в ячейку, совпадает со значением предыдущего разряда, т. е. в ячейку записана метка. Благодаря блокирующим связям с выходов элементов 1 — 3 последующей (i+1)-й ячейки с входами элементов 1 — 3 данной изменение ее состояния становится возможным только после того, как состояния данной и последующей ячеек одинаковы. Перепись информации из предыдущей (— 1)-й ячейки в данную возможна только после того, как информация, записанная ранее в данную ячейку, переписывается в последующую ячейку.

При записи очередного состояния в -ю ячейку она переходит из одного из указанных состояний в другое через транзитные состояния 100, 010 или 001. Поскольку -я ячейка изменяет свое состояние при подаче соответствующего количества единичных значений на входы ее элементов 1 — 3, то она

Воспринимает только устойчивые состояния соседних с ней (i — 1)-й и (i+1)-й ячеек, а их транзитные состояния не воспринимает, е. последние не нарушают правильного функционирования регистра.

Первая и последняя и-я ячейки регистра имеют устойчивые состояния (значения выходов элементов 1 — 3), отличные от таковых у всех остальных его ячеек, а именно 100—

5 в ячейке записана метка, 010 — в ячейке записан нуль, 001 — в ячейке записана единица, а транзитные состояния 110, 101 и 011.

Когда на обоих информационных входах

10 и 11 регистра имеются нулевые значения, т. е. информация на этих входах отсутствует, состояние второй ячейки регистра переписывается в его первую ячейку, причем значения выходов одноименных элементов этих ячеек становятся противоположными. В результате на одном из входов каждой группы И элемента 4 появляется нулевое значение, а на выходе этого элемента и управляющем выходе 7 регистра — единичное значение. При этом изменение состояния второй ячейки регистр а блокируется нулевыми значениями на его входах 10 и 11.

20 Приняв единичное значение с выхода 7 регистра, источник информации может подать очередной разряд сдвигаемого кода на его входы 10 и 11, т. е. установить на одном из них единичное значение. При этом состояние второй ячейки регистра изменяется следующим образом. При единичном значении на входе 10 во вторую ячейку записывается единица (110), если в первой ячейке записана метка (100) или нуль (010). а если в первой ячейке записана единица (001, то во вторую ячейку записывается метка (01!). При единичном значении на входе 11 во вторую ячейку записывается нуль (101), если в первой ячейке записана метка (100) или единица (001), а если в первой ячейке записан нуль (010), то во вторую ячейку записывается метка (011).

В результате на входах одной из групп И элемента 4 появляются единичные значения, а на выходе этого элемента и управляющем выходе 7 регистра — нулевое значение. При этом изменение состояния первой

40 ячейки регистра блокируется единичным значением на его входе 10 или 11.

Приняв нулевое значение с выхода 7 регистра, источник информации может снова установить на входах 10 и 11 регистра нулевые значения, т. е. снять информацию с этих

45 входов и т. д.

Когда на управляющем входе 12 регистра имеется нулевое значение, изменение состояния предпоследней ячейки регистра заблокировано и разрешена перепись ее состояния в его последнюю ячейку, причем значения выходов одноименных элементов этих ячеек становятся противоположными. В результате на одном из входов каждой группы И элементов 5 и 6 появляется нулевое значение, а на выходах этих элементов и на

55 информационных выходах 8 и 9 регистра— единичные значения, т. е. информация на этих выходах отсутствует. Для того, чтобы считать информацию из регистра, приемник

1383444 должен установить на его управляющем входе 12 единичное значение, которое заблокирует изменение состояния последней ячейки регистра и разрешит запись информации в его предпоследнюю ячейку. Если при этом значение предыдущего разряда кода было единичным (состояние и-й ячейки 001), то в предпоследнюю ячейку может быть записан нуль (101) или метка (011), т. е. значение очередного разряда сдвигаемого кода единичное. В первом случае нулевое значение появляется на выходе элемента 5 и на прямом информационном выходе 8 регистра, а во втором случае — на выходе элемента 6 и на инверсном информационном выходе 9 регистра. Если же значение предыдущего разряда кода было нулевым (состояние п-й ячейки 010), то в предпоследнюю ячейку может быть записана единица (100) или метка (0I 1), т. е. значение очередного разряда сдвигаемого кода нулевое. В первом случае нулевое значение появляется на выходе элемента 6 и на инверсном информационном выходе 9 регистра, а во втором случае — на выходе элемента 5 и на прямом информационном выходе 8 регистра. Если в последнюю ячейку записана метка (состояние и-й ячейки 100), то в предпоследнюю ячейку регистра может быть записана единица или нуль (110 или 101). В первом случае нулевое значение появляется на выходе элемента 6 и на инверсном информационном выходе 9 регистра, а во втором случае — на выходе элемента 5 и на прямом информационном выходе 8 регистра.

Получив информацию с выходов 8 и 9 регистра, приемник может снова установить единичное значение на его управляющем входе 12 и т. д.

Для «очистки» регистра перед работой изменяют значения на его входе 12 и «считывают» из него информацию до тех пор, пока состояния всех ячеек не станут одинаковыми.

При записи информации в i-ю ячейку (=З,...,n — 2) происходит переключение одной из пар ее элементов: 1 и 2, 1 и 3 или

2 и 3, т. е. время записи информации в ячейку составляет 2т, где т — задержка элемента И-ИЛИ- HE. Следующая запись информации в данную ячейку происходит только после того, как ее состояние передается в следующую ячейку, т. е. через время, равное 2т. В результате частота выполнения операции сдвига в ячейках регистра без учета его первых и последних ячеек составляет 1/(4т).

Запись информации в регистр (его вторую ячейку) сопровождается последовательным переключением трех элементов: 1 и 2 или 1 и

3, или 2 и 3 второй ячейки, и 4, т. е. длится Зт. Подготовка к следующей записи (изменение состояния первой ячейки регистра) также сопровождается последовательным переключением трех элементов: 1 и 2 или

55 элементов И-ИЛИ-НЕ данной ячейки памяти, выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ-HE каждой ячейки памяти, кроме первой, предпоследней и последней, соединены соответственно с входами вторых групп И второго и третьего, первого и третьего и первого и второго элемен-= тов И-ИЛИ-HE следующей ячейки памяти, а выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ-HE каждой ячейки памяти, кроме первой, второй и последней, соединены с входами вторых групп И первого и третьего, второго и первого и третьего и второго элементов И-ИЛИ-НЕ предыдущей ячейки памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит три дополнительных элемента И-ИЛИНЕ, причем выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ- НЕ каждой ячейки памяти, кроме первой, предпоследней и последней, соединены с входами третьих групп

И второго и третьего, первого и третьего

1 и 3, или 2 и 3 первой ячейки, и 4, т. е. также длится Зт. Таким образом, частота выполнения операции сдвига с учетом работы двух первых ячеек регистра составляет

5 1/(бт).

Считывание информации из регистра, как и запись, сопровождается последовательным переключением трех элементов: 1 и 2 или 1 и 3, или 2 и 3 предпоследней ячейки регистра, и 5 или б, т. е. длится Зт.

Подготовка к следующему считыванию также сопровождается последовательным переключением трех элементов: I и 2 или 1 и 3 или

2 и 3 последней ячейки регистра, и 5 или 6, т. е. тоже длится Зт. Таким образом, час15 тота выполнения операции сдвига с учетом работы двух последних ячеек регистра составляет 1/(6T).

Поскольку указанное быстродействие . предлагаемого регистра определяется скоростью работы его двух первых и двух по20 следних ячеек, а остальные ячейки вносят в полтора раза меньшую задержку, требования к быстродействию элементов, образующих все ячейки регистра, кроме двух первых и двух последних, могут быть снижены, что

25 является преимуществом предлагаемого асинхронного последовательного регистра перед известными.

Формула изобретекия

Асинхронный последовательный регистр, содержащий ячейки памяти, каждая из ко30 торых состоит из трех элементов И-ИЛИ-НЕ, причем в каждой ячейке памяти выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИНЕ соединены соответственно с первыми входами первых групп И второго, третьего и первого элементов И-ИЛИ-HE данной ячейки памяти, в каждой ячейке памяти, кроме первой и последней, выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ-НЕ соединены соответственно с вторыми входами первых групп И третьего, первого и второго

1383444 и первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ последующей ячейки памяти, выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ-HE каждой ячейки памяти, кроме первой, второй и последней, соединены с входами третьих групп И первого и второго, второго и третьего и третьего и первого элемЕнтов И-ИЛИ-HE e b óùåé ячейки па мяти соответственно, выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ-НЕ каждой яЧейки памяти, кроме первой и последней, соединены с входами второй группы третьего, первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ д нной ячейки памяти соответственно и с вход ми третьей группы второго, третьего и перваго элементов И-ИЛИ-НЕ данной ячейки памяти соответственно, выходы первого, вторс1го и третьего элементов И-ИЛИ-НЕ первой ячейки памяти соединены соответственнс1 с первыми входами вторых групп И второго, третьего и первого и третьих и четвертых групп И третьего, первого и второго элементов И-ИЛИ- НЕ данной ячейки памяти и . входами вторых групп И второго и третьего, третьих групп И первого и третьего и ! второй группы И первого и третьей группц И второго элементов И-ИЛИ-НЕ второй яЧейки, а также с первыми входами первой, второй и третьей групп И первого дополнительного элемента И-ИЛИ- НЕ, выходы первого, второго и третьего элементов ИИДИ-НЕ последней ячейки памяти соединены соответственно с первыми входами вторых групп И второго, третьего и первого и третьих и четвертых групп И третьего, первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ д )иной ячейки памяти и входами вторых групп И второго и третьего, третьих групп

И первого и третьего и второй группы И п )рвого и третьей группы И второго элементов И-ИЛИ- HE предпоследней ячейки памяти, а также с первыми входами первой, второй и третьей групп И второго и третьего дополнительных элементов И-ИЛИ- НЕ, выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ- НЕ второй (предпоследней) ячейки памяти соединены со вторыми входами вторых и третьих групп И первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ- НЕ первой (последней) ячейки памяти и первой, второй и третьей групп И первого (второго и третьего) дополнительного элемента

И-ИЛИ-НЕ, выходы первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ- НЕ предпоследней l0 ячейки памяти соединены соответственно с вторыми входами вторых и третьих групп И первого, второго и третьего элементов ИИЛИ- НЕ последней ячейки памяти и первой, второй и третьей групп И второго и третьего дополнительных элементов И-ИЛИ- НЕ, выходы первого, второго и третьего дополнительных элементов И-ИЛИ-НЕ являются соответственно управляющим, прямым и инверсным информационными выходами регистра, прямой информационный вход которого соединен с вторыми входами первых групп И первого и третьего и четвертой группы И третьего элементов И-ИЛИ- HE первой ячейки и вторых групп И первого и третьего и третьей группы И третьего элементов И-ИЛИ-НЕ второй ячейки, инверс25 ный информационный вход — с вторыми входами четвертых групп И первого и второго и первой группы И второго элементов И-ИЛИ-НЕ первой ячейки и третьих групп И первого и второго и второй группы И второго элементов И-ИЛИ-НЕ второй

ЗО ячейки, а управляющий вход — с вторыми входами первых и четвертых групп И всех элементов И-ИЛИ-HE последней ячейки и вторых и третьих групп И первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ-НЕ предпоследней ячейки, выходы которых соединены с

З5 третьими входами третьей группы И второго и второй группы И третьего, первой и третьей групп И третьего и первой и второй групп И второго дополнительных элементов И-ИЛИ-НЕ.

1383444

Ячейка и.

H +>®? (n-1)

Ячейка

Ячейка 2

Ячейка 1

Составитель A. ЛеРюгин

Редактор И. щербак Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 919/52 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4