Патент ссср 268496

 

268496

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.ll.1968 (№ 1215054/18-24) Кл. 21ат, 37/00 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК G llc 21/02

УДК 681.327.02 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 10Л т/.1970. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 14 т/1П.1970,аут.х. А ЩМЫ

Автор изобретения

Й

Заявитель

11 ТИ1ТМОттхиы%естАЙ

ВййЛЙФМВ4

Н. И. Пелипенко

Институт автоматики

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСЯ ВО НА ЛИНИЯХ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к области вычисли тельной техники и, в частности, к области запоминающих устройств.

Известны запоминающие устройства на линиях задержки, содержащие генератор синхро- 5 низирующих импульсов, формирователь записи; усилители чтения и коммутатор, выходы которого подключены к динамическим регистрам, выполненным в виде линий задержек и цепей регенерации. Для данных устройств ха- 10 рактерна сложность конструкции и незначительная плотность записи информации.

В предлагаемом устройстве каждый динамический регистр содержит дополнительные линии задержки, при этом выходы линий за- 15 держек через дифференцирующие цепочки соединены со входами собирательной схемы, подключенной к цепи регенерации. Входы линий задержек соединены с выходами вентилей, одни из входов которых подключены к соответст- 20 вующим выходам коммутатора, а другие объединены и подключены к цепи регенерации.

Это упрощает устройство и увеличивает плотность записи ниформации.

На фиг. 1 дана блок-схема описываемого 25 устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы. Здесь:

1 — вход запоминающего устройства;

2 — выход генератора синхронизируюших импульсов для ввода синхронизирующих им- 30

-пульсов в машину;

5 — шина сигнала, разрешающего запись слов;

4 — шина сигнала, разрешающего чтение слов;

5 — шина сигнала, разрешающего запись или чтение выбранного слова в выбранном регистре;

6 — 9 — шины сигналов, разрешающих запись или чтение слов из выбранного регистра (адрес регистра);

10 — выход запоминающего устройства;

11 — генератор синхронизирующих импульсов;

12 — циклический коммутатор входов линий задержек;

18 — выходная собирательная схема запоминающего устройства (логический элемент

«ИЛИ»);

14 — 17 — запоминающие динамические регистры.

Элементами и узлами динамических регистров (цепи записи, регенерации и считывания) являются входной вентиль 18 динамического регистра (логический элемент «И»), инвертор

19, вентиль 20 разрешения записи (логический элемент «И»), вентиль 21 разрешения записи и чтения слов из выбранного регистра (логический элемент «И»), вентиль 22 запрещения регенерации (логический элемент «И»), вентиль 23- разрешения чтения слов, собирательная схема 24, объединяющая выходы цепей записи и регенерации информации (логический элемент «ИЛИ»), вентиль 25 синхронизации (логический элемент «И»), входные вентили 26 — 29 линий задержек (логические элементы «И»), линии задержек 80 — 88 с формирователями записи и усилителями чтения и выходные дифференцирующие цепочки 34 — 37 линий задержек. Кроме того, динамические регистры содержат выходную собирательную схему 38 блока линий задержек (логический элемент «ИЛИ).

Линии задержек 80 — 88, составляющие каждый динамический регистр, имеют одинаковое время задержек. Каждый регистр может содержать N линий задержек, а все запоминающее устройство может содержать Q динамических регистров. На фиг. 1 показана схема запоминающего устройства Q = N = 4. Так же как и в известных запоминающих устройствах, построенных на линиях задержки (например, кварцевых, магнитострикционных, магниевых и т. п.), входы 1, 8 — 9 и выходы 2 и 10 подключаются ко входам и выходам управляющего устройства цифровой вычислительной или управляющей машины, которое в соответствии с программой работы формирует нли дешифрует коды команд и адресов слов, засылает в запоминающее устройство управляющие сигналы и переключает вход 1 и выход 10 запоминающего устройства на входы и выходы различных операционных или запоминающих блоков машины.

Внутри запоминающего устройства шины

3 — 5 подключены параллельно на входы соответствующих каждой шине вентилей всех динамических регистров (условно), шина 3 — на вторые входы вентилей 20; шина 4 на третьи входы вентилей 28; шина 5 — на вторые входы вентилей 21. Количество шин б — 9 равно количеству динамических регистров (в нашем примере четырем). Каждая из этих шин подключается только к одному, соответствующему ей динамическому регистру. Вход 1 подключен параллельно к первым входам вентилей 18 всех динамических регистров. Выход генератора 11 синхронизирующих импульсов (кроме выхода 2) подключен параллельно им, условно, на вторые входы вентилей 25 синхронизации всех динамических регистров.

В каждом динамическом регистре элементы цепи записи, регенерации и чтения соединены следующим образом: выход вентиля 25 подключен параллельно к первым входам вентилей 22 и 28, выход вентиля 21 — параллельно к первому входу вентиля 20 и второму входу вентиля 23, инверсный выход вентиля 20— параллельно ко входу инвертора 19 и второму входу вентиля 22, выход вентиля 22 — ко второму входу собирательной схемы 24, выход ннвертора 19 — ко второму входу вентиля 18, а выход вентиля 18 — к первому выходу собирательной схемы 24.

Выходы вентилей 28 всех динамических регистров подключены ко входам выходной собирательной схемы 13, выход которой, в свою очередь, подключен к шине 10, На этом аналогия с известными запоминающими устройствами заканчивается.

Каждый динамический регистр известных устройств содержит только одну линию задержки, например 30. При этом в схемах извесных динамических регистров отсутствуют вентиль 26 и дифференцирующая цепочка 84, а вместо собирательной схемы 88 стоит формирователь-расширитель выходных импульсов линии задержки, выход которого подкЛючен ко входу вентиля 25 синхронизации.

В предлагаемом устройстве каждый динамический регистр содержит N линий задержек

15 (в нашем примере четыре). Вход формирователя записи каждой линии подключен к выходу соответствующего входного вентиля (26—

29), а выход каждой из линий — ко входу соответствующей ему дифференцирующей цепоч20 ки 34 — 87. Выходы всех дифференцирующих цепочек регистра через собирательную схему

88, обладающую формирующими свойствами, подключены ко входу вентиля 25 синхронизации. Вторые входы вентилей 26 — 29 и N каж25 дого регистра подключены к разным выходам циклического коммутатора 12, так что вторые входы вентилей 26 всех динамических регистров подключены параллельно первому выходу коммутатора 12, вторые входы вентилей 27—

50 параллельно второму выходу коммутатора 12 ,и т. д,, а вторые входы вентилей N всех динамических регистров — параллельно N-му вы ° ходу коммутатора 12.

Циклический коммутатор 12 имеет Ж выхо.

З5 дов (в нашем примере четыре) и состоит из N-разрядного счетчика и диодного распре-. делителя, управляемого этим счетчиком. Счет-. ный вход триггерного счетчика подключен ч640 рез элемент задержки, время задержки которого равно примерно половине периода повто= рения Т, синхронизирующих импульсов, к Bbf" ходу генератора 1! синхронизирующих импульсов.

В отличие от известных запоминающих уст= ройств частота следования синхронизирующих импульсов генератора 11 равна

1 = NFo, .где Fp — максимальная частота импульсов l3

50 задерживающей среде линии задержки, допустимая с точки зрения неискажающего хранения информации;

N — количество линий задержек, состав. ляющих один динамический регистр.

В известных устройствах частота выходных импульсов генератора 11 равна Fp.

Все узлы и блоки предлагаемого запоминающего устройства собираются из стандартных элементов, имеющих соответствующие частот60 ные характеристики. Количество N линий задержек, составляющих один динамический регистр, согласуется с количеством разрядов P наибольшего слова так, что P содержит N целое число раз. Время задержки любой линии

65 задержки согласуется с длиной наибольшего

268496

5 слова так, что емкость линии М содержит Р целое число раз, где

М = (т+ 0,5Т,) Ро, а Т, — период повторения синхронизирующих импульсов.

РАБОТА КОММУТАТОРА 12.

Непрерывно поступающие на вход коммутатора 12 синхронизирующие импульсы суммируются счетчиком, в результате чего сумма импульсов и код этой суммы на триггерах счетчика циклически пробегают значения от О до N включительно. На входах диодного распределителя, связанного с выходами триггеров счетЧика, соответственно коду суммы импульсов последовательно появляются отрицательные импульсы напряжения, длительность которых равна периоду повторения Т, синхронизнрующих импульсов, а период повторения их на каждом выходе (цикл) равен величине

ФТ, . Вследствие наличия на входе счетчика элемента полупериодной задержки выходные импульсы коммутатора 12 смещены относительно синхронизирующих на величину 0,5Т, (диаграмма 89 — 40 на фиг. 2). Выходные импульсы коммутатора 12 открывают на время

Т, вторые входы вентилей 2б — 29 так, что сначала открываются на время Т, вентили 25 всех динамических регистров, в момент закрытия вентилей 2б открываются на время Т, вентили 27 динамических регистров и т. д. Если при этом на выходах вентилей также будут появляться импульсы, то они будут проходить через последовательно открывающиеся вентили 2б — 29 на входы формирователей записи линий задержек 80 — 88, возбуждая в каждой из них по одному импульсу за каждый цикл.

ЗАПИСЬ РЕГЕНЕРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ.

В качестве примера рассматривается запись и регенерация слова, имеющего длину P =

= 3N = 12 разрядов (фиг. 2, диаграмма 44) .

Здесь в целях неискажающей записи первого разряда слова в момент смены управляющих сигналов на шинах 8 — 9 первый разряд слова заполнять не разрешается. В дальнейшем этот разряд слова именуется О-разрядом.

Разрядные импульсы запоминаемых слов поступают на вход 1 с частотой синхронизирующих импульсов УРО, передние фронты разрядных импульсов совпадают с передними фронтами синхронизирующих (диаграммы 89 и 44, фиг. 2). Работа различных блоков машины и запоминающего устройства синхронизирована и сфазирована так, что при поступлении на вход 1 О-разряда запоминаемого слова коммутатор 12 открывает входы вентилей 2б (диаграммы 40 и 44, фиг. 2). Точно в момент появления счнхронизирующего импульса, соответствуЬщего положению О-разряда поступающего слова, на шины 8, 5 и, например, б подается сигнал, разрешающий запись слова (шина

8), сигнал, разрешающий запись слова в выбранный регистр (шина б, первая часть адреса

65 слова), сигна.ч, разрешающий запись слова на выбранное место в выбранном регистре (шина 5, вторая часть адреса слова). Все три указанных сигнала совмещены на диаграмме 45 (фиг. 2).

Вследствие наличия разрешающих сигналов на обоих входах вентиля 21 выходной сигнал этого вентиля открывает первый вход вентиля

20 и второй вход вентиля 28. Так как третий вход вентиля 28, связанный с шиной 4, остается закрытым, то вентиль 28 закрыт в течение всего времени записи и регенерации, независимо от состояния первого его входа.

В исходном состоянии схемы (отсутствие разрешающих сигналов на всех входных шинах) инверсный выходной сигнал вентиля 20 удерживает через инвертор 19 входной вентиль 18 регистра в закрытом состоянии, а вентиль 22 — в открытом состоянии. При появлении разрешающих сигналов на обоих входах вентиля 20 выходное напряжение этого вентиля исчезает, закрывая вентиль 22 и открывая через инвертор 19 вентиль 18 выбранного регистра.

За время длительности О-разряда, поступившего на вход 1 слова, переходные процессы в цепях заканчиваются. С опережением на

0,5Т, перед поступчением второго разряда запоминаемого слова коммутатор 12 открывает вентиль 27, и этот разряд проходит через вентиль 27 на вход формирователя 81 записи линии задержки выбранного регистра. С опережением на 0,5Т, перед поступлением на вход

1 третьего разряда слова коммутатор 12 открывает вентиль 28, и третий разряд слова проходит через вентиль 28 на вход формирователя записи линии задержки и т. д. Таким образом, все слово распределяется поразряд,но между всеми линиями задержки выбранного регистра, как показано на диаграммах

4б — 49 (фиг. 2).

В конце периода Т„соответствующего последнему разряду слова (здесь, 12 разряду), управляющее устройство снимает сигнал-адрес с шины 5 (диаграммы 45). Однако, если очередное слово, подлежащее запоминанию, следует непосредственно за первым и записывается в тот же регистр, что и первое, сигнал на шине 5 остается в течение еще одной длительности слова. Если очередное слово следует непосредственно за первым, но записывается в другой регистр, скажем 15, то сигнал на шине 5 продолжает оставаться в течение еще одной длительности слова, но в момент окончания длительности последнего разряда предыдущего слова управляющее устройство быстро снимает сигнал с.шины б (диаграмма 45) и подает его на шину 7.

Если очередное слово отстоит от первого во времени на некотором расстоянии, то для исключения записи промежуточных слов досгаточно в конце записи первого слова снять сигнал только с шины 5; смена остальных сигналов на входных шинах, а также выдача сигнала на шину 5 производятся в момент по268496

7 ступления на вход 1 0-разряда очередного подлежащего запоминанию слова.

Импульсы, возбужденные формирователями записи в линиях задержки и считанные усилителями считывания, могут иметь длительность, превышающую длительность периода повторения Т, синхронизирующих импульсов. Поэтому после считывания этих импульсов из линий задержки и перед введением их в общую для всех линий цепь регенерации (вентиль 25) длительность считанных импульсов укорачивается дифференцирующими цепочками 84 — 37 (диаграммы 50 — 58, фиг. 2). Для неискажающей работы вентиля 25 синхронизации длина линий задержки выбирается так, чтобы время задержки каждой линии было меньше на

0,5Т,) времени, определяемого формулой

М

Fo где М вЂ” емкость одной линии задержки в би тах.

Вследствие этого выходные импульсы линий задержек опережают синхронизирующие на половину периода повторения синхронизирующих.

Собирательная схема 88 объединяет последовательно поступающие на ее входы выходные импульсы дифференцирующих цепочек, формирует из них прямоугольные импульсы длительностью, равной или оольше величины

0,75Т, (диаграммы 54, фиг. 2), и подает их на первый вход вентиля 25 синхронизации, на другой вход которого поступают синхронизирующие импульсы длительностью около

0,25Т,. Выходные импульсы вентиля 25 поступают на первые входы вентилей 28 и 22. Так как в конце записи рассматриваемого слова сигнал-адрес с шины 5 снят, то вентиль 22 открывается. Выходные импульсы вентиля 25, проходя через вентиль 22 и собирательную схему 24, вновь попадают на первые входы вентилей 2б — 29. С помощью коммутатора 12 выходные импульсы вентиля 25 проходят вентили 2б — 29 и воспроизводятся в линиях задержки 80 — 88 в том же порядке. в каком они были возбуждены при первоначальной записи (диаграммы 55, 44 — 54) .

ЧТЕНИЕ БЕЗ -РАЗРУШЕНИЯ осуществляется также, как и в известных устройствах.

На шины 9 и, например, б подаются адресные сигналы, а на шину 4 подается сигнал разрешения считывания (диаграмма 5б, фиг. 2). Все управляющие сигналы подаются на указанные шины в момент времени, соответствующий поступлению 0-разряда выбранного слова на выход вентиля 25 синхронизации (это эквивалентно рассмотренному выше случаю поступления выбранного слова на вход 1). После подачи сигналов на шины 4, 5 и б вентили 21> 22 и 28 оказываются открытыми. Читаемое слово проходит вентили 22 и 28, регенерируется в линиях задержки и одновременно появляется — через собирательную схему 18 на выходе 10 запоминающего устройства (диаграмма 57, фиг. 2).

ЗАПИСЬ НОВОГО СЛОВА С ЧТЕНИЕМ

РАЗРУШАЕМОГО.

Все разрушающие сигналы подаются на шины 3, 5 и, например, б так же, как и в рассмотренном выше случае записи нового слова, но дополнительно на шину 4 подается сигнал, разрешающий чтение. В этом случае слово, на место которого записывается пришедшее по входу 1, выводится через вентиль 23 на выход за помина ющего устройства.

Рассмотренное запоминающее устройство может стать основой для построения запоминающего устройства, работающего с параллельной машиной как ячейка для хранения одноименных разрядов разных слов. В этом случае запоминающее устройство набирается из R таких ячеек, где R- — количество разрядов в наибольшем слове. Шины 3, 4 и 5 подключаются параллельно ко всем без исключения динамическим регистрам. Шина б подключается параллельно только к R регистрам, расположенным в запоминающем устройстве подобно регистру 14. Шина 7 подключается аналогично только к Rрегистрам,,расположенным подобно регистру 15 и т. д. Длительность управляющих импульсов на шинах 3,.4, 5 и б Q (где Q — количество динамических регистров в ячейке) должна обеспечивать (при необходимости) параллельное чтение или запись только одного разряда хранимой или записываемой информации.

Генератор 11 и коммутатор 12 в запоминающем устройстве для параллельной машины остаются общими для всех динамических регистров. Вход 1 и выход 10 каждой ячейки подключаются к выходам и входам управляющего устройства машины отдельно.

4о Итак новым признаком, отличающим предлагаемое устройство от всех известных, являеется наличие в каждом динамическом регистре У линий задержек (вместо одной), которые через дополнительные и индивидуаль45 ные для каждой линии входные вентили, выходные дифференцирующие цепочки и общую для всех линий выходную собирательную -cxeру параллельно включены между входом (вентиль синхронизации) и выходом -(логнче50 ский-элемент «ИЛИ», объединяющий- цепь записи новых чисел и цепь регенерации) общей для всех линий цепи- записи, регенерации и чтения информации. При одинаковой по сравнению с известными устройствами емкости за Ы поминающего устройства и одинаковом количестве линий задержки предлагаемое устройство требует для своей реализации значительно: меньшее количество.. логических элементов

«И», «ИЛИ»,-:«ТРИГГЕР», и т:;- и. Эта. эконо60 сия в элементах возникла:.вследствие:сокращения количества цепей записи, -регенерации- и чтения.

Вторым отличительным признаком предлагаемого устройства является наличие в нем

6S циклического коммутатора, который поачеред268496

10 но открывает входные вентили линий задержек, составляющих динамические регистры, и распределяет разряды слова равномерно между всеми линиями задержки. В результате этого усовершенствования время записи и чтения одного слова сокращается в N раз, что позволяет увеличить скорость обработки информации вычислительной машиной также в N раз.

Предмет изобретения

Запоминающее устройство на линиях задержки, содержащее генератор синхронизирующих импульсов, формирователи записи, усилители чтения и коммутатор, выходы которого подключены к динамическим регистрам, выполненным в виде линий задержек и цепей регенерации, от.шчающееся тем, что, с целью упрощения устройства и увеличения плотности записи информации, каждый динамический регистр содержит дополнительные линии задержки, при этом выходы линий задержек через дифференцирующие цепочки соединены со входами собирательной схемы, подключенной к цепи регенерации, причем входы линий задержек соединены с выходами вентилей, одни из входов которых подключены к соответствующим выходам коммутатора, а другие объединены и подключены к цепи регенерации.

268496

З9

Фиг 3

Составитель В. М, Шеглов

Техред Л. В. Куклина Корректор Н. А. Митрохина

Редактор Н. С. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2187/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5