Буферное запоминающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик и 1 750568 (61) Дополнительное к 3ВТ. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.78 (21) 2564270/!8-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кт

G 11 С 21/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 628.327..6 (088.8) Опубликовано 23.07.80. Бюллетень №27 по делам изобретений н аткрытнй

Дата опубликования описания 28.07.80 (72) Авторы изобретения

Г. В. Милославский и Н. А. Кукин (71) Заявитель (54) БУФЕРНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОИСТВО

<о

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при построении буферных запоминающих устройств (БЗУ) цифровых вычислительных машин.

Известно запоминающее устройство с

«зарядовой связью», содержащее узлы ввода/вывода и N сдвигающих регистров с «зарядовой связью», каждый из которых имеет входной терминал для приема последовательных разрядов информации и выходной зажим для выдачи последовательных разрядов информации. Все N сдвигающих регистров соединены последовательно между собой. Имеется N схем сравнения зарядов, при этом каждая из (N — 1) схем соединена определенным образом между выходом одного из соответствующих сдвигающих регистров и входом в следующий соседний сдвигающий регистр. N-ая схема сравнения подключена к выходу последнего регистра (1).

Недостатком устройства является малое быстродействие (последовательное ЗУ) и большое время ожидания информации на выходном терминале устройства при записи ее в некоторый момент времени на входной терминал устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, рассчитанное на работу с п-разрядными входными кодами и содержащее регистры на приборах с зарядовой связью (ПЗС), управляющие входы которых соединены с выходами тактирующих генераторов, информационные входы — с соответствующими выходами элементов ИЛИ группы, а информационные выходы — с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, вторые входы которых в каждой группе объединены и соединены соответственно с выходами элементов И, первые входы которых соединены с шиной разрешения, а вторые — соответственно с шинами считывания и записи. При этом выходы элементов И первой группы подключены соответственно к информационным шинам устройства и к первым входам элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходом элемента И, а выходы — с соответствующими первыми входами элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами элементов И второй группы. Запись информации в устройстве осуществляется подачей разрешающих сигна750568 лов по шине разрешения и записи, в результате чего информация с информационных шин переписывается в регистры. Считывание информации из устройства осуществляется подачей разрешающих сигналов по шинам разрешения и считывания. В этом случае информация из регистров поступает на информационные шины устройства. Циркуляция информации в режиме хранения в регистрах осуществляется с помощью элементов И и ИЛИ. Генераторы формируют две последовательности импульсов Ф1 и Ф2 для сдвига информации в регистрах (2).

Однако известное устройство, несмотря на большую тактовую частоту сдвига информации в регистрах на ПЗС вЂ” приборах, имеет невысокое быстродействие вследствие большого времени ожидания информации при запросе ее, так как она из регистров может

1S выводиться только в строго определенное время, когда находится на выходном электроде ревыходами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами элементов И четвертой группы, третьи входы нечетных элементов ИЛИ группы соединены с выходом первого элемента И, третьи входы четных элементов

ИЛИ группы соединены с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом тактирующего генератора, первый вход второго элемента И подключен к единичному выходу триггера считывания, нулевой выход которого соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, еди ничный вход — с шиной считывания, вхо45

so

53 дом второго элемента задержки, вторыми гистра. Максимально возможное время считывания информации при запросе может быть равно M т, где М вЂ” число разрядов регистра на приборах с зарядовой связью, а — время сдвига информации в регистре на ПЗС вЂ” приборах из разряда в разряд.

Среднее время считывания для ЗУ подобного типа равно 1/2 М "с.

Цель изобретения — увеличение быстродействия буферных запоминающих устройств при использовании регистров на ПЗС приборах.

3О

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит сдвигающие регистры, четвертую группу элементов И, триггеры записи и считывания, элементы ИЛИ и элементы задержки, причем первые входы элементов И второй группы соединены с ши- н ной записи, шиной сдвига влево первого сдвигающего регистра, единичным входам триггера записи и с входом первого элемента задержки, вторые входы элементов И второй группы соединены с соответствующими входными информационными шинами, а выходы элемейтов И второй группы соединены с соответствующими информационными входами регистров адреса, соответствующие управляющие входы которых соединены с входами элементов И первой группы и шиной сдвига вправо сдвигающих регистров, нулевой вход триггера считывания соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, а второй вход первого элемента ИЛИ соединен с шиной установки в «О», шиной установки в «О» первого сдвигающего регистра, шиной установки в «1» второго сдвигающего регистра и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, информационным входом первого сдвигающего регистра, шиной сдвига влево второго сдвигающего регистра и с входом третьего элемента задержки, а выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом триггера записи, единичный выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, а нулевой выход триггера записи соединен со вторыми входами элементов И четвертой группы, третьи входы которых соединены с соответствующими выходами первого сдвигающего регистра, выход третьего элемента задержки соединен с информационным входом второго сдвигающего регистра, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Буферное запоминающее устройство содержит ПЗС-регистры 1 на ПЗС-приборах, первую, вторую, третью и четвертую группы элементов 2, 3, 4 и 5 И, группу элементов 6 ИЛИ, тактирующий генератор 7, первый и второй элементы 8 и 9 И, первый и второй сдвигающие регистры 10 и 11, триггеры

12 и 13 записи и считывания, первые и вторые элементы 14 и 15 ИЛИ, первый, второй и третий элементы 16, 17 и 18 задержки, входные информационные шины 19, информационные выходы 20, шину 21 записи, шину 22 считывания и шину 23 установки в

«О».

В исходном состоянии по шине 23 на устройство поступает импульс, устанавливающий в нулевое состояние регистр 10, в единичное состояние — регистр 11, а через элементы 14 и 15 ИЛИ вЂ” в нулевое состояние триггеры 12 и 13. Вследствие этого в исходном состоянии элементы 2, 3, 4, 8 и 9 И закрыты и открыты элементы И 5, так как они управляются от нулевых выходов триггеров

12 и 13. Таким образом, в исходном состоянии нулевой код регистра 10 через элемент

5 И и группу элементов 6 ИЛИ поступает на управляющие входы регистров 1 (код

«О» на каком-либо выходе регистра 10 или

11 при прохождении через элементы 6 ИЛИ соответствует уровню напряжения на соответствующем управляющем входе регистра

1 — V>). Итак, начиная с момента поступления уровней напряжения Vi на управляющие входы регистров 1 устройство готово к работе.

750568

Одновременно в устройство может быть записано для хранения n — разрядное слово по информационным входам 19 или из устройства может быть считано и-разрядное слово по информационным выходам 20.

Запись слова в БЗУ по первому адресу производится при поступлении на устройство первого импульса записи по шине 21. Импульс записи, во-первых, осуществляет установ триггера 12 в единичное состояние, в результате чего элементы 5 И закрываются по вторым входам и открываются элементы 4 И по первым входам, что приводит к поступлению на управляющие входы регистров 1 уровней напряжения V . (код «1» на каком-либо выходе регистров 10 или 11 при прохождении через элементы 6 ИЛИ соответствует уровню напряжения на соот- ветствующем управляющем входе регистров

1 — Va). Во-вторых, импульс записи по первым входам открывает элементы 3 И, в результате чего информация первого слова через элементы 3 И поступает на информаци- 20 онные входы регистров 1. При уровнях напряжения на управляющих входах регистров 1 — У ((Vq J )/ V i ) в каждом .из регистров 1 образуется потенциальная яма на всю длину регистра 1, в которую стекает входной заряд, величина которого пропорциональна величине выходного напряжения с соответствующего элемента 5 И. Причем, если с некоторого элемента 3 И на информационный вход соответствующего регистра 1 поступает высокий уровень напряжения (код «1»), то в регистре 1 происходит формирование заряда в потенциальной яме, если же на информационный вход регистра с элемента 3 И поступает низкий уровень напряжения (код «О»), то в потенциальной яме, регистра 1 формирование заряда не происходит. Таким образом, в регистры 1 с информационных входов 19 поступает первое слово, которое в БЗУ необходимо хранить по первому адресу и которое при необходимости считывания необходимо первым 40 вывести из БЗУ. Далее, импульс записи производит сдвиг содержимого регистра 10 на два разряда влево, а через первый элемент

16 задержки — запись «1» в крайний правый разряд регистра 10 после прекращения сдвига его на два разряда влево. После сдви- 4» га и записи «1» в регистре 10 устанавливается код ООО...OI. Задержанный импульс записи с выхода элемента 16 задержки поступает также на второй вход элемента 15

ИЛИ, сбрасывая триггер 12 в нулевое состояние, в результате чего элемент 4 И снова закрывается, а элемент 5 И открывается. И, наконец, задержанный импульс записи производит сдвиг на два разряда влево регистра 11, а через элемент 18 задержки — запись «1» в крайний правый разряд регистра л

11. Таким образом, в регистре 11 устанавливается код III...IOI. После включения элемента 5 И на управляюших входах регистров 1 устанавливается код ООО...OI (код ре гистра 1О), что приводит к сжатию потенциальных ям регистров 1 к району действия правого управляющего входа регистров 1 и, следовательно, к хранению информации по первому адресу под крайним правым управляющим входом (электродом) регистров 1.

Если на устройство поступает снова импульс записи, то снова включается триггер 12 записи и новый входной код, соответствующий второму адресу, поступает на информационные входы регистров 1.

Так как во время первой части цикла записи вновь открываются элементы 4 И и закрываются элементы 5 И, то в регистрах 1 образуются новые потенциальные ямы под всеми управляющими входами (электродами), за исключением двух правых крайних, так как на управляющие входы регистров 1 с выхода регистра 11 поступает код 111...101.

В это время в эти новые потенциальные ямы каждого из регистров 1 поступает информация по второму адресу с информационных входов регистров 1. При этом под последним крайним справа электродом (управляющим входом) всех регистров 1 сохраняются потенциальные ямы с информацией по первому адресу, так как они раделяются от новых потенциальных ям потенциалом Vi предпоследнего крайнего справа электрода. Во второй части цикля Записи по второму адресу снова цройсходит сжатие к выходу полученных в первой части цикла записи потенциальных ям кодом 00...0101 регистра 10. В конце этого цикла записи в регистре 11 находится код 111...10101, необходимый для проведения следующего (третьего) цикла записи.

Таким образом, в регистрах 1 к концу цикла записи по второму адресу находится информация для двух адресов — под последними крайними справа (первое число) и под третьими справа крайними управляющими электродами.

Запись информации в БЗУ по последующим адресам производится аналогично.

При поступлении на устройство импульса считывания по шине 22 из регистров 1 производится считывание информации по первому ранее записанному адресу, которая всегда находится под последним крайним правым управляющим входом (электродом)

ПЗС-регистров. Импульс считывания, во-первых, открывает по вторым входам элементы

2 И, в результате чего информация с последнего разряда регистров 1 (заряд под последним справа крайним электродом) через элементы 2 И поступает на информационные выходы устройства. Во-вторых, импульс считывания устанавливает в единичное состояние триггер 13, в результате чего элементы 5 И закрываются по первым управляющим входам и открываются по первым входам элементы 8 и 9 И, что обеспечивает подачу импульсов Ф1 и Ф2 от генератора 7 импульсов

750568 через элемент 6 ИЛИ на управляющие входы регистров 1. С помощью импульсов Ф1 и Ф2 обеспечивается двухтактный сдвиг хранящейся в регистрах информации (зарядов) на один разряд вправо, что обеспечивает подачу под последний справа управляющий вход регистров 1 информации последующего для считывания слова. Одновременно импульс считывания обеспечивает сдвиг на два разряда вправо содержимого регистров

10 и 11 для учета того, что из регистров 1 произошло считывание слова по одному адресу. После окончания цикла считывания и сдвига информации в регистрах 1, 10 и 11 импульс считывания через элемент 17 задержки устанавливает триггер 13 считывания снова в нулевое состояние, после чего элементы 8 и 9 И закрываются и открываются элементы 5 И, обеспечивая в регистрах 1 вновь режим хранения информации. Считывание последующих слов из БЗУ осуществляется аналогично. Так как в предлагаемом

БЗУ отсутствуют цепи регенерации информации, то время хранения информации в регистрах 1 ограничено и должно составлять ориентировочно единицы миллисекунд, Предлагаемое устройство позволяет намного увеличить быстродействие буферных запоминающих устройств. Если время выборки информации из известного устройства в среднем составляет 1/2 М-с, то время выборки информации в случае предлагаемого

БЗУ может составлять величину порядка г, т. е. в М раз больше.

Формула изобретения

Буферное запоминающее устройство, содержащее ПЗС-регистры, информационные выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с соответствуюшими информационными выходами устройства, элементы И второй и третьей групп, выходы элементов И третьей группы соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, тактирующий генератор, первые и вторые элементы И, с объединенными первыми входами входные информационные шины, шины записи, считывания и установки в «О» отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит сдвигающие регистры, четвертую группу элементов И, триггеры записи и считывания, элементы ИЛИ и элементы задержки, причем первые входы элементов И второй группы соединены с шиной записи, шиной сдвига влево первого сдвигающего регистра, единичным входам триггера записи и с входом первого элемента задержки, вторые входы элементов И второй группы соединены с соответствующими входными информационными шинами, а выходы элементов И второй группы соединены с соответствующими информационными входами регистров адреса, соответствующие управляющие входы которых соединены с выходами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами элементов И четвертой группы, 1о третьи входы нечетных элементов ИЛИ груп15

2о

25 зо

4S

5а пы соединены с выходом первого элемента И, третьи входы четных элементов ИЛИ группы соединены с выходом второго элемента

И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом тактирующего генератора, первый вход второго элемента И подключен к единичному выходу триггера считывания, нулевой выход которого соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, единичный вход — с шиной считывания, входом второго элемента задержки, вторыми входами элементов И первой группы и шиной сдвига вправо сдвигающих регистров, нулевой вход триггера считывания соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, а второй вход первого элемента

ИЛИ соединен с шиной установки в «О», шиной установки в «О» первого сдвигаюшего регистра, шиной установки в «1» второго сдвигающего регистра и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, информационным входом первого сдвигаю щего регистра, шиной сдвига влево второго сдвигающего регистра и с входом третьего элемента задержки, а выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом триггера записи, единичныи выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, а нулевой выход триггера записи соединен со вторыми входами элементов .И четвертой группы, третьи входы которых соединены с соответствующими выходами первого сдвигаюшего регистра, выход третьего элемента задержки соединен с информационным входом второго сдвигающего регистра, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3891977, кл. 340-173R, 1976.

2. Экспресс-информация. — «Вычислительная техника, 1976, ¹ 30, с. 16 — 20 (прототип).

750568

Составитель В Гордонова

Редактор В. Зарванская Тех ред К. Шуфр ич Корректор В. Синицкая

Заказ 4474/21 Тираж 662 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

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

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4