Регистр сдвига

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении универсальных и специализированных управляющих устройств, а также в устройствах диагностирования. Технический результат изобретения заключается в разработке регистра сдвига, обладающего более широкой областью применения. Технический результат достигается за счет введения дополнительных элементов и связей между ними. Регистр сдвига содержит N разрядов 1, где N≥ 3. Каждый разряд регистра состоит из триггера 2 и элемента И 3. Тактовые входы триггеров 2 всех разрядов, кроме N - 1 и N-го разрядов, объединены и являются тактовым входом регистра сдвига. Первый вход входного элемента ИЛИ 4 является информационным входом регистра сдвига. Дополнительно в (N-1)-м разряде регистра введены элемент ИЛИ 7 и одновибратор 6. Введение входного элемента ИЛИ, установочного блока и выходных элементов ИЛИ позволяет использовать изобретение при построении универсальных и специализированных управляющих устройств для квазирезервированных устройств. 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении универсальных и специализированных управляющих устройств, а также в устройствах диагностирования.

Известны регистры сдвига, например: "Регистр сдвига" (авторское свидетельство СССР N 1179435, кл. G 11 С 19/00, 1985). Он содержит группу из n-1 двухвходовых элементов И, элемент ИЛИ, элемент И, в каждом разряде двухступенчатый JK-триггер, элемент И и в каждом разряде, кроме последнего, элемент ИЛИ. Может быть использован в устройствах обработки цифровой информации. Недостатком данного устройства является ограниченная область применения.

"Регистр сдвига" (авторское свидетельство СССР N 1688287, кл. G 11 С 19/00, 1991). Он содержит в каждом разряде JK- триггер, первый и второй элемента И, в каждом разряде, кроме последнего, первый и второй элементы ИЛИ, вход сброса, вход сдвига, прямой и инверсный информационные входы, выход информации в прямом и последовательном коде, вход уплотнения единиц и вход уплотнения нулей. Может быть использован в устройствах диагностирования и статистической обработки информации. Недостатком данного устройства является ограниченная область применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому регистру сдвига является регистр сдвига (см. авторское свидетельство СССР N 1049978, кл. G 11 С 19/00), состоящий из N разрядов, где N ≥ 3 и содержащий в каждом разряде триггер и элемент И, выход триггера n-го разряда, где n=1,2,...N-1, подключен к информационному входу триггера n+1-го разряда, тактовые входы триггеров всех разрядов объединены и являются тактовым входом регистра сдвига. Регистр сдвига выполняет функции сдвига и сжатия информации.

Однако устройство-прототип имеет недостаток: ограниченная область применения. Это связано с отсутствием возможности прямого применения в устройствах управления квазирезервируемыми системами, в управляющих вычислительных машинах, где необходимо принятие решения на включение дополнительных устройств, при изменении состояний системы.

Целью изобретения является разработка регистра сдвига, обладающего более широкой областью применения за счет введения дополнительных элементов и связей между ними.

Поставленная цель достигается тем, что в известный регистр сдвига, состоящий из N разрядов, где N ≥ 3, и содержащий в каждом разряде триггер и элемент И, выход триггера n-го разряда, где n=l,2,...N-l, подключен к информационному входу триггера n+1-го разряда, тактовые входы триггеров всех разрядов, кроме N-1 и N-го, объединены и являются тактовым входом регистра сдвига, дополнительно введены входной элемент ИЛИ, установочный блок, n выходных элементов ИЛИ. Первый вход входного элемента ИЛИ является информационным входом регистра сдвига, а его второй вход подключен к выходу триггера последнего разряда. Вход установочного блока подключен к входам "установка в 0" триггеров всех разрядов, кроме N-го, а выход установочного блока подключен к первым входам элементов И всех разрядов, вторые входы элементов И всех разрядов подключены к управляющему входу регистра сдвига, а выход элемента И n-го разряда, кроме n=N, подключен ко входу "установка в 1" триггера n-го разряда. Выход входного элемента ИЛИ подключен к информационному входу триггера первого разряда, причем дополнительно в N-1-м разряде введены элемент ИЛИ и одновибратор. Первый вход дополнительного элемента ИЛИ N-1-го разряда подключен к тактовому входу регистра сдвига, а второй вход - к выходу одновибратора. Вход одновибратора подключен к выходу триггера N-1-го разряда. Выход дополнительного элемента ИЛИ N-1-го разряда подключен к тактовым входам триггеров N-1-го и N-го разрядов. Выход элемента И N-го разряда подключен ко входу "установка в 0" триггера N-го разряда. Вход "установка в 1" триггера N-го разряда подключен к входу установочного блока, причем выход триггера каждого разряда, кроме N-го, подключен к первому входу n-го выходного элемента ИЛИ. Второй вход n-го элемента ИЛИ является блокировочным входом регистра сдвига. Выход n-го выходного элемента ИЛИ является параллельным информационным выходом регистра сдвига. Управляющие входы триггеров всех разрядов объединены и являются управляющим входом регистра сдвига.

Благодаря совокупности существенных признаков, заключающихся во введении новых элементов: входной элемент ИЛИ 4, установочный блок 8, n выходных элементов ИЛИ 5 и связей между ними, расширяется область применения регистра сдвига. Регистр сдвига позволяет осуществлять работу в параллельно-последовательном режиме сдвига информации, в режиме таймера, как управляющее устройство в квазирезервируемых устройствах.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность выявления предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны: - Фиг. 1 - общая функциональная схема предлагаемого регистра сдвига; - Фиг. 2 - функциональная схема установочного блока.

Регистр сдвига, показанный на фиг. 1, состоит из N разрядов 1, где N ≥ 3. Каждый разряд регистра состоит из триггера 2 и элемента И 3. Выход триггера 2 n-го разряда, где n=l,2,...N-l, подключен к информационному входу триггера n+1-го разряда. Тактовые входы триггеров 2 всех разрядов, кроме N-1 и N-го разрядов, объединены и являются тактовым входом регистра сдвига. Первый вход входного элемента ИЛИ 4 является информационным входом регистра сдвига, а его второй вход подключен к выходу триггера 2_N последнего разряда. Вход установочного блока 8 подключен к входам "установка в 0" триггеров 2 всех разрядов, кроме N-го, а выход установочного блока 8 подключен к первым входам элементов И 3 всех разрядов. Вторые входы элементов И 3 всех разрядов подключены к управляющему входу регистра сдвига, а выход элемента И 3 n-го разряда, кроме n= N, подключен ко входу "установка в 1" триггера 2 n-го разряда. Выход входного элемента ИЛИ 4 подключен к информационному входу триггера 2₁ первого разряда, причем дополнительно в N-1-м разряде введены элемент ИЛИ 7 и одновибратор 6. Первый вход дополнительного элемента ИЛИ 7 N-l-го разряда подключен к тактовому входу регистра сдвига, а второй вход - к выходу одновибратора 6. Вход одновибратора 6 подключен к выходу триггера 2_N-1 N-1-го разряда. Выход дополнительного элемента ИЛИ 7 N-1-го разряда подключен к тактовым входам триггеров 2 N-1-го и N-го разрядов. Выход элемента И 3_N N-го разряда подключен ко входу "установка в 0" триггера 2_N N-го разряда. Вход "установки в 1" триггера 2_N N-го разряда подключен к входу установочного блока 8, причем выход триггера 2 каждого разряда, кроме N-го, подключен к первому входу n-го выходного элемента ИЛИ 5. Второй вход n-го выходного элемента ИЛИ 5 является блокировочным входом регистра сдвига. Выход n-го выходного элемента ИЛИ 5 является параллельным информационным выходом регистра сдвига. Управляющие входы триггеров 2 всех разрядов объединены и являются управляющим входом регистра сдвига.

Установочный блок 8 предназначен для установки регистра сдвига в исходное состояние и может быть, в частности, реализован по схеме, показанной на фиг. 2. Установочный блок состоит из резистора 8.1, конденсатора 8.2 и источника питания 8.3. Первый вывод резистора 8.1 является входом установочного блока и подключен к положительной клемме источника питания 8.3, отрицательная клемма которого заземлена. Второй вывод резистора 8.1 подключен к первому выводу конденсатора 8.2 и является выходом установочного блока. Второй вывод конденсатора 8.2 заземлен.

Входящие в общую структуру регистра сдвига элементы являются типовыми и могут быть технически реализованы в настоящее время при использовании имеющейся элементной базы.

Триггеры могут быть реализованы на интегральных микросхемах, описаны: В. А. Батушев, В.Н.Вениаминов, В.Г.Ковалева и др.; Микросхемы и их применение - М.: Энергия, 1978 г., стр.164-168.

Двухвходовые элементы И 3 могут быть реализованы на интегральных микросхемах, описаны: Б. В. Тарабрин, Л.Ф.Лунин, Ю.Н.Смирнов и др.; Интегральные микросхемы; Справочник. - Издание второе, исправленное - М: Энергоатомиздат, 1985 г., стр. 189.

Двухвходовые элементы ИЛИ 4,7,5 могут быть реализованы на интегральных микросхемах, описаны: Б.В.Тарабрин, Л.Ф.Лунин, Ю.Н.Смирнов и др.; Интегральные микросхемы; Справочник. - Издание второе, исправленное - М: Энергоатомиздат, 1985 г., стр. 189.

В качестве одновибратора 6 применяются ждущие мультивибраторы, которые описаны: В. А. Батушев, В.Н.Вениаминов. В.Г.Ковалева и др.; Микросхемы и их применение - М.: Энергия, 1978 г., стр.193 или В.П.Шило. Линейные интегральные схемы - М.: Советское радио, 1979 г., стр.210-214.

Резистор 8.1 может быть реализован путем применения матрицы резисторов, описано: Б. В. Тарабрин, Л.Ф.Лунин, Ю.Н.Смирнов и др.; Интегральные микросхемы; Справочник. - Издание второе, исправленное - М: Энергоатомиздат, 1985 г., стр. 190.

Регистр сдвига работает следующим образом. При включении питания 2₁, 2₂, 2₃, 2₄... 2_N триггеры устанавливаются в исходное состояние благодаря кратковременной подаче на установочные входы первых N-1 триггеров и N-го триггера низкого уровня сигнала через конденсатор 8.2 установочного блока, а на входы триггеров 2₁, 2₂, 2₃, 2₄... и на вход триггера 2_N высокого уровня сигнала. По мере заряда конденсатора 8.2 установочного блока через резистор 8.1 триггеры подготавливаются к работе по "D" информационному входу (на установочных входах появляются сигнал . При этом на выходах первых N-1 триггеров будет 0, а на выходе N-го 1. Работа регистра сдвига в режиме "линейного регистра сдвига" обеспечивается подачей 1 на "V" входы триггеров и сдвигающих синхроимпульсов на их "C'' входы. Таким образом будет осуществляться кольцевое перемещение 1 по разрядам регистра сдвига, а на выходах элементов ИЛИ 5, являющихся выходами регистра сдвига, попеременно формируются комбинации, содержащие N-1 разрядов: 100...00, 010...00,., 000...11. При появлении 1 на выходе триггера 2_N-1 с помощью одновибратора 6 и элемента ИЛИ 7 осуществляется автоматический переход от кода 000...01 к коду 100...00. При этом на вторых входах элементов ИЛИ 5 будут сигналы логического 0 и на выходе регистра будут сигналы с выходов триггеров регистра сдвига. Если на управляющий вход поступит сигнал логического 0, то он через элементы И 3 "опрокинет" триггеры 2 в исходное состояние, соответствующее коду 000...01 и запретит их работу подачей логического 0 на "V" входы "D-V" триггеров. Тогда сигналы на выходах регистра сдвига будут соответствовать сигналам, поступающим на блокирующие входы регистра сдвига.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый регистр имеет большие функциональные возможности, поскольку может быть использован при построении универсальных и специализированных управляющих устройств для квазирезервированных устройств, а также в устройствах диагностирования.

Список использованной литературы: В. А. Батушев, В.Н.Вениаминов, В.Г.Ковалева и др.; Микросхемы и их применение - М.: Энергия, 1978 г., 248 с.

Б. В. Тарабрин, Л. Ф.Лунин, Ю.Н.Смирнов и др.; Интегральные микросхемы; Справочник. - Издание второе, исправленное - М: Энергоатомиздат, 1985 г., 380 с.

В. П. Шило. Линейные интегральные схемы - М.: Советское радио, 1979 г., стр. 210-214; В. П. Шило Линейные интегральные схемы - М.: Советское радио, 1979 г., 368 с.

Формула изобретения

Регистр сдвига, состоящий из N разрядов, где N ≥ 3, и содержащий в каждом разряде триггер и элемент И, выход триггера n-го разряда, где n = 1, 2, . . . , N - 1, подключен к информационному входу триггера (n + 1)-го разряда, тактовые входы триггеров всех разрядов, кроме (N - 1)-го и N-го, объединены и являются тактовым входом регистра сдвига, отличающийся тем, что дополнительно введены входной элемент ИЛИ, установочный блок, n выходных элементов ИЛИ, первый вход входного элемента ИЛИ является информационным входом регистра сдвига, а его второй вход подключен к выходу триггера последнего разряда, вход установочного блока подключен к входам "Установка в 0" триггеров всех разрядов, кроме N-го, а выход установочного блока подключен к первым входам элементов И всех разрядов, вторые входы элементов И всех разрядов подключены к управляющему входу регистра, а выход элемента И n-го разряда, кроме n = N, подключен ко входу "Установка в 1" триггера n-го разряда, выход входного элемента ИЛИ подключен к информационному входу триггера первого разряда, причем дополнительно в (N - 1)-м разряде введены дополнительный элемент ИЛИ и одновибратор, первый вход дополнительного элемента (N - 1)-го разряда подключен к тактовому входу регистра сдвига, а второй вход - к выходу одновибратора, вход одновибратора подключен к выходу триггера (N - 1)-го разряда, а выход дополнительного элемента ИЛИ (N - 1)-го разряда подключен к тактовым входам триггеров (N - 1)-го и N-го разрядов, выход элемента И N-го разряда подключен ко входу "Установка в 0" триггера N-го разряда, вход "установки в 1" триггера N-го разряда подключен к входу установочного блока, причем выход триггера каждого разряда, кроме N-го, подключен к первому входу n-го выходного элемента ИЛИ, второй вход n-го элемента ИЛИ является блокировочным входом регистра сдвига, выход n-го выходного элемента ИЛИ является параллельным информационным выходом регистра сдвига, а управляющие входы триггеров всех разрядов объединены и являются управляющим входом регистра сдвига.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2