Устройство сдвига

 

Союз Советскнк

Социалистически к

Республик

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСтву («I8О9387 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 14.05.79 (21) 2782706/18-24 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.81. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 03 03 81 (5t)M. Кл.

6 11 С 19/00

ГОвуйэрстиккый квмнтйт

СССР ао дввам изебретеинй и еткрытМ (53) УДК 681. .327.66 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. И. Комухаев и В. Ф, Любарский (7I) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской CCP (54) УСТРОЙСТВО СШЗИГА

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении арифметических и погических устройств вычислительных машин.

Извес но устройство последовательного сдвига с испопьэованием триггерных регистров, в котором получаются большие затраты на время, необходимое на сдвиг всего числа 1).

Недостатком устройства является низкое быстродействие. Дпя устранения этого недостатка применяется устройство, осуществпяющее сдвиг на любое число разрядов одновременно 2 .

Недостатком указанного устройства явпяются большие аппаратурные затраты, так как блок сдвига имеет такое же количество разрядов, как входной и выход- ной регистр.

Компромиссным вариантом относительно рассмотренных типов устройств является устройство, реализующее операцию сдвига параппепьно-последовательным

I способом, при котором увепичивается быстродействие по сравнению с первым типом и сокращаются аппаратурные затраты по сравнению со вторым типом (3).

Из известных устройств сдвига наибо» пее бпиэким. по технической сущности к предлагаемому является устройство, поэвопяющее реализовать сдвиг И вЂ” разрядных чисел, испопьзующее -разрядный блок сдвига и содержащее первую и вторую схемы ИЛИ, выходы которых подключены к третьему и четвертому входам блока сдвига соответственно, первую и вторую схемы И, выходы которых подкпючены к входам первой схемы ИЛИ, третью и четвертую схемы И, выходы

1% которых подключены к выходам второй схемы ИЛИ, а блок сдвига выпопнен раэрядным, причем выходы - младших разрядов старших половин входного и выходного регистров соединены с первыми

20 входами первой и второй схемы И, а выходы старших разрядов младших половин входного и выходного регистров соединены с первыми входами третьей и четверЙОМ&7

10

Зо

5С

55 той схем И соответственно, нулевой выход триггера направления сдвига соединен со вторыми входами первой и второй схем И, а единичный выход- со вторыми входами третьей и четвертой схем И, третьи входы всех четырех схем И соединены с единичным выходом триггера длины сдвига, а четвертые входы всех четырех схем И соединены с выходными шинами 12-15 местного устройства управления )4).

Недостатками устройства являются медленный, асинхронный режим работы, при котором быстродействие зависит от параметра сдвига. Так, из описания усгройства видно, что для сдвига влево, например на 8 разрядов, потребуется две последовательные межрегистровые пересылки, т.е. 2 такта. Для сдвига на

12 разрядов необходимо четыре такта (сдвиг на 8 и 4 разряда). Сдвиг на 11 или 14 разрядов уже потребует шесть тактов (сдвиг на 1,2,8 или 2,4,8 разрядов соответственно). А для выполнения сдвига на 23 разряда необходимо восемь тактов (сдвиги на 1,2,4 и 16 разрядов) и т.д. Устройство имеет также большие аппаратурные затраты для выполнения операции сдвига. Пусть и =64, тогда из описания устройства видно, что для его реализации необходимо 64-е четырехходовых элемента И и 32 двухвходовых элемента ИЛИ, т.e. при реализации элементами 155 серии потребуется 32 корпуса 1ЛР554. Кроме этого, необходим

-разрядный блок сдвига с шестью входами приема информации.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства и его упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство сдвига, содержащее последовательно соединенные входной регистр, элементы И-ИЛИ, сдвигатель и выходной регистр, регистр параметра сдвига, один из выходов которого подключен к управляющему входу сдвигателя, и шину управления, введен блок разрешения выборки информации, выходы которого соединены с другими входами элемента И-ИЛИ, первые входы блока разрешения выборки информации подключены к другим выходам регистра параметра сдвига, второй вход блока, разрешения выборки информации соединен с шиной управления.

Блок разрешения выборки информации выполнен на последовательно соединенных дешифраторе и регистре сдвига,. выходы которого соединены с входами блока разрешения выборки информации, входы дешифратора соединены с первыми входами блока разрешения выборки информации, второй вход которого подключен к управляющему входу регистра сдвига.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2занесение информации в разряды выход ного регистра и ее распределение в разрядах по тактам.

Предлагамое устройство (фиг.1) содержит входной регистр 1, элементы 2

И-ИЛИ, сдвигатель 3, выходной регистр

4, регистр 5 параметра сдвига, блок 6 разрешения выборки информации, выход

7 регистра 4 и шину 8 управления.

P&ccMoòðèì реализацию и работу предлагаемого устройства при w -тактном сдвиге н -разрядного числа.

Регистры 1 и 4 построены íà 2у— триггерах, Элементы 2 разделены на — групп по (2 -1), -двухвходовых б Фп элементов И, подключенных к элементу

ИЛИ в каждой группе. Выходы входного регистра 1 соединены с элементами И в соответствующих группах. групп

tel элементов 2 И-ИЛИ имеют соответственно — выходов, которые подключены к —— и 3 разрядному комбинационному сдвигателю

3. Пусть и =32, а vn =4, тогда элементы 2 И-ИЛИ будут состоять из 8-ми групп по 7 двухвходовых элементов И в каждой группе и, следовательно, сдвигатель 3 будет 8-ми разрядным. Блок 6 разрешения выборки информацги может быть реализован на основе двухвходового дешифратора, соединенного с 7-ми разрядным сдвиговым регистром, выходы которого подключены к управляюшнм входам элементов И в каждой —" группах элеМ ментов И-ИЛИ 2.

На первом такте блок 6 разрешения выборки информации вырабатывает для каждой группы из (2щ-1) (r.е. здесь из 7) элементов И общий адрес, заданный параметром сдвига, и подключает элементы И каждой группы элементов 2

И-ИЛИ для передачи на сдвигатель 3 соответствующих —" разрядов регистра 1.

На втором такте блок 6 разрешения выборки информации подключает (i +1)-ые элементы И каждой группы для передачи следующих — разрядов входного регистYl ра 1. На щ такте (здесь на 4-M) происходит подключение (+ н )-го элемента И элементов 2 и передача кода последних разрядов входного регистра 1.

809387

Введение блока разрешения выборки информации выгодно отличает предлагаемое устройство от известных ранее, так как увеличивается быстродействче и уменьшаются аппаратурные затраты. Увеличе— ние быстродействия обеспечивается выполнением произвольного сдвчга (r.е. при любом значении параметра сдвига),за постоянное число м тактов (минимум п=2), в рассмотренном примере выше =4, в то время как для прототипа с асинхронным режимом может потребоваться значительно большее число тактов (число тактов зависит от параметра сдви50

Таким образом, за п -тактов (здесь за 4) происходит передача со сдвигом на

0 — и разрядов всего содержимого входного регистра 1 по —" разрядов через элементы 2 И ИЛИ на сдвигатель 3.

Сдвигатель 3 также за rn тактов осуществляет сдвиг заданного кода по †" разря Ъ дов на 0-- 1- разрядов. Со сдвчгателя 3

)т информации на первом также записывается в О, ъ, 2m,..., п (—" -1) разряды выходи ого регистра 4. На втором такте происходит эапи сь в 1, m+1,.. °, тп(- -1)+1 разряды выходного регистра 4 и т.д. Ао полного заполнения выходного регистра 4 сдвинутым кодом.

Итак, соответствующие — разрядов и

Th входного регистра 1 за каждый такт сдвигаются на О, либо на 1, либо на

2, либо на 3 разряда на первом уровне за счет выбора очередным адресом сооТветствуюшего элемента И блоком 6 вы— борки. На втором уровне сдвигатель 3 обеспечивает сдвиг на 0-7 разрядов.

Максимальный сдвиг соответствует произведению максимальнь х сдвигов обоих указанных уровней. Таким образом, за

rn тактов (за 4 такта в данном приме— ре) происходит сдвиг всего числа на заданный сдвиг от 0 an n разрядов согласно значению регистра 5 параметра сдвига.

Устройство функционирует следующим образом.

В первом такте слово, подлежащее сдвигу, хранится во входном регистре l.

Пусть это слово необходимо сдвинуть на

11 разрядов влево, что соответствует коду 01011, находящемуся в регистре 5.

Производится запись со второго выхода регистра 5 параметра сдвига (двух младших разрядов) в блок 6. Следовательно, на третьем выходе получают сигнал разрешения, поступающий на третий элемент

И каждой группы элементов 2 И-ИЛИ. На выходах элементов 2 И-ИЛИ коды разрядов 3,7,11,15, 1.9,23,27,31 входного числа, Сдвигатель 3 разрешает сдвиг входного числа на два разряда, таким образом, на его выходе появляются коды рассмотренных разрядов в следующем порядке

11,15,19,23,27,31,3,7. Устройство управления разрешает запись в выходной регистр 4 в каждый четвертый разряд, начиная с нулевого. Следовательно, сдвинутые восемь разрядов записывают в вйходной регистр I в разряды 0,4,8,12,16, 20,24,28. Е ас..пр л.ленче записи в вы10 !

i0 ходком регистре 1 по четырем тактам приведено на фчг. 2.

Во втором такте блок 6 вырабатывает сигнал разрешения иа четвертом выходе, поступающий на четвертый элемент И каждой группы элементов И-ИЛИ 2. На выходах элементов 2 И-ИЛИ появляются к оды разрядов: 4,8, 1 2, 1 6, 20, 24, 28,0 входного числа. После сдвига на два разряда на выхо е сдвигателя 3 код следующих разрядов: 12,16,20,24,28,0,4, 8. Затем производится запись кода этих разрядов в выходной регистр 4 в соответствуюшие разряды (фиг.2).

В третьем такте блок 6 вырабатывает разрешаюший сигнал на пятой шине, который поступает на пятый элемент И каждой группы элементов 2 И-ИЛИ. На выходе элементов 2 И-ИЛИ коды следующих разрядов: 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 1. Затем осуществляется сдвиг кода указанных разрядов на два разряда и запись полученного результата в соответствующие разряды выходного регистра 4 (фиг. 2) .

В четвертом такте блок 6 вырабатывает разрешающий сигнал на шестой шине, который поступает на шестой элемент

И каждой группы элементов 2 И-ИЛИ.

На выходе элементов 2 И-ИЛИ будуткоды следующих разрядов: 6,10,14,18,22<>

26,30,2. Затем производится сдвиг этого значения на два разряда и запись в соответствующие разряды выходного регистра 4 (фиг.2).

Таким образом, в выходном регистре.

4 эа четыре такта получаем сдвинутое на 11 разрядов влево число. Аналогичным образом производится сдвиг на любое число разрядов. При необходимости осуществить сдвиг вправо выполняется сдвиг влево на величину, соответствующую значению дополнительного кода нараметра сдвига.

Й00387,га и составляет для рассмотренного при мера 6 тактов) °

Предлагаемое устройство относительно ранее известных обладает меньшими аппаратурными затратами. действительно, аппаратурные затраты регистров 1, 4 одинаковы с прототипом. Реализация элементов И 6-9 и ИЛИ 3,4 прототипатребует таких же аппарагурных затрат, что и, реализация элементов И-ИЛИ 2 в предлагаемом устройстве, т.е. 16 корпусов 1ЛА558 серии 155. Для реализации сдвигателя 3 предлагаемого устройства потребуется значительно меньше аппара гурных затрат, чем для реализации сдвигателя в прототипе. В прототипе для реализации ф сдвигателя потребуется 16 корпусов 16-ги канальных мультиплексоров, кроме этого, необходимо реализовать шесть направлений приема информации. В предлагаемом устройстве, обеспечивающем сдвиг слова той же длины и разрядов используется сдвигатель всего - P

4 разрядный, требующий для своей реализации 8 корпусов 8-ми канальных мультиплексоров, т.е. экономия составляет

8 корпусов. Аппаратурные затраты блока

6 выбора незначительны: двухвходовый дешифратор и семираэрядный сдвиговый регистр.

Формула изобретения

1 Устройство сдвига, содержащее последовательно соединенные входной регистр, элементы И-ИЛИ, сдвигатель и выходной регистр, регистр параметра сдвига, один из выходов которого подключен к управляющему входу сдвигагеля, и шину управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения, быстродействия

S устройства и его упрощения, в него введен блок разрешения выборки информации, выходы которого соединены с другими входами элементов И-ИЛИ, первые входы блока разрешения выборки информации подключены к другим выходам регистра параметра сдвига, второй вход блока разрешения выборки информации соединен с шиной управления.

2. Устройство сдвига по п. 1, о т— л и ч а ю ш е е с я тем, что блок разрешения выборки информации выполнен на последовательно соединенных дешифрагоре и регистре сдвига, выходы которого соединены с выходами блока разрешения выборки информации, входы дешифратора соединены с первыми входами блока разрешения выборки информации, второй вход которого подключен к управляющему вхо2$ ду регистра сдвига.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 206155, кл. Cj 11 С 19/00, 1967.

2. Патент США № 3374463, кл. 340-172,5, опублик. 1968.

3, Патент Франции N 2156007, кл. С 11 С 19/00, опублик. 1973.

4. Авторское свидетельство СССР № 458824, кл. G 06 F 7/24, 1975 (прототип).