Магазинное запоминающее устройство Советский патент 1983 года по МПК G11C19/00 

Изобретение относится к магазинному запоминающему устройству, кото рое используется для временного нения данных, о,брабатываемых цифровой вычислительной машиной, в котор могут сохраняться Мм -разрядных чис и которое может быть применено в бо ших, малых и микро цифровых вычисли тельных машинах. Известна магазинная (ячеечная) регистровая память, которая используется при построении некоторых про цессов вычислительных машин/ и состоит из VJ по VI-разрядных регистров соединенные последовательно с перво го до последнего и обратно через вентили для парафазного -соединения регистров, состоящие из двух элементов N, причем разрешающие входы вентилей соединены с управляющими шинами для переноса содержимого регистров с первого к последнему, для дублирования содержимого первого регистра во втором и для обмена содержимых первого и второго регистIpoB. .. Недостатком магазинной памяти является отсутствие возможности пов торной записи уже обработанных данных без нарушения порядка данных в памяти и отсутствие возможности для произвольного обмена данных меж ду регистрами устройства, не вывода данных из него. Известна магазинная память, реал зованная в обычной памяти, которая состоит из указателя текущей ячейки магазинной памяти и ячеек памяти. Недостатками магазинной памяти, кроме уже указанных, является меньшее быстродействие, связанное с нео ходимостью считывания и записи в память или из памяти, а также и занятость определенного объема памяти когда магазинная память является частью процессорного устройства ЦЭВ Цель изобретения - создание мага зинного запоминающего устройства, сохраняющего структурную простоту магазинной памяти и ее возможности сдвига содержимого регистров Впере дублирование первого регистра и обм между первым и вторым регистром при переносе Вперед и в последнем регистре для дальнейшего хранения возможности любого обмена между регистрами в устройстве при подаче определенной управляющей последовательности на его входе. Поставленная цель достигается тем, что магазинное запоминающее устройство, состоящее изЫу -разрядных регистров и вентилей для парааного соединения регистров, причем каждый йентиль состоит из 2 и логических элементов И. Информационные входы устройства соединены с входами первого регистра, а информационными выходами устройства являются выходы первбг.о и второго регистров. Разрешающие входы вентилей, при помощи которых выходы регистров с второго до предпоследнего соединены к входам следующего по порядку возрастания номеров регистра, соединены с первым управляющим входом устройства и .через элемент НЕс вторым управляющим входом, а разрешающий вход вентилей при помощи которых входы регистров с второго до предпоследнего подключены к выходам следующего по порядку возрастания номеров регистра, соединены с первым управляющим входом через логический элемент НЕ, КромеТОГО, выходы второго регистра соединены с взсодами первого регистра через вентиль, разрешающие. входы которого соединены с вторым управляющим входом и через элемент НЕ с третьим управляющим входом и с входами последнего регистра через вентиль, входы которого соединены с первым управляющим входом через элемент НЕ и с вторым управляющим входом. Вхойы первого регистра соединены и с выходами последнего регистра через разрешающую схему, вентили которой подключены к первым управляющим .одэм и через элемент НЕ к вторым и третьим входам. Преимуществом устройства является, возможность произвольного параллельного обмена данных между регистрами и возможность повторной записи данных, находящиеся в первом и втором регистрах, в последней регистр для дальнейшего хранения, при этом структурная схема сохраняется. Магазинное запоминающее устройство позволяет производить разные типы организации ввода и вывода данных в память и из памяти: Последний вошел - первый вышел, Первый вошел - первый вышел и Первый вошел - последний вышел, что является дополнительным преимуществом. Устройство позволяет обработку, арифметических выражений, .операнды которых записаны в произвольном порядке в магазинном запоминающем устройстве. Возможность произвольного .параллельного обмена данных между регистрами.увеличивает быстродействиемногих алгоритмов обработки данных, записанных в магазинном запоминающем устройстве, которое ведет за собой широкое: применение магазинных запоминающих устройств в проектировании больших, малых и микроцифровых вычислительных машин. На череже представлена блок-схема магазинного запоминающего устройства. Устройство состоит из N по -И-раз я дных регистров и вентилей для парафазного соединения регистров, кажды из которых состоит из 2 VI параллельно соединенных логических элементов И причем разрешающие входы регистров 2 с второго по предпоследни соединены с входами следующего по порядку возрастания номеров регистр соединены с первым управляющим входом 3 устройства и через элементы НЕ 6 с вторым управляющим входом 4, а разрешающий вход вентилей 7, при помощи которых входы регистров 2, с второго по предпоследний соединены с выходами следующего по порядку возрастания номеров регистра, соединен с первым управляющим входом 3 через элемент НЕ 6. Выходы второго регистра соединены с входами рервого регистра через вентиль 8, разрешающие входы которого соединены с вторым управляющим входом 4 и через элемент НЕ 6 - с третьим управляющим входом 5 устройства ,а также с входами последнего регистра через вентиль 9, разрешающие входы которого соединены с первым и вторым управляющим входами 3 и 4 через элемент НЕ б с третьим управляющим входом 5. Выходы первого регистра соединены с входом второго регистра через вентиль 10, разрешающий вход которого соединен с первой управляющей шиной 3, а.также и с входами последнего регистра через вентил 11, разрешающие входы которого соединены с первым управляющим входом через элемент НЕ б и с вторым управляющим входом 4, а входы первого регистра соединены с выходами после него регистра через вентиль 12, разрешающие входы которого соединены с первым управляющим входом 3 и через элемент НЕ - с вторым и третьим управляющим входами 4 и 5. Входы 13 и 14 записи данных устройсва соединены,, с входами первого регистра, а выходы 15 и 16 первого регистра, второго регистров соответственно являются выходами устройства для вывода данных. Входы питания и синхронизации устройства не указаны

Магазинное запоминающее устройство работает следующим образом.

При подаче на управляющие входы 3-5 управляющего кода 1 О О, регистры 2 соединяются через открытые этим кодом вентили 10,,1, 12 так что содержимое каждого регистра передается .циклично следующему за ним по порядку возрастания номеров регистру. Данные fi устройств.е переносятсц на один шаг к конечному регистру, а из последнего к первому, т.е. в устройстве реализуется преобразование ,

123.. N-1 N

S,

N 1 2. . . N-2N-1

в котором на первом ряду находятся номера регистров, которые принимают содержимое соответствующих регистров, указанных на втором ряду преобразования.

При подачи управляющего кода 101. на входы 3-5 реализуется преобразование

1 2 3N-1 N

г

1 1 2 K-2N-1

0

.при помощи которого содержимое первого регистра записывается во второй (дублируется), а содержимое остальных регистров переносится на один шаг к последнему. Вышеуказанные уп5равляющие два кода служат для заполнения магазинного запоминающего уст ройства. При подаче управляющего кода О 1 О на входы управления 3-5 регистры 2 соединены через вентили 7, 8, 11 причем каждый регистр переда0ет, свое содержимое в регистр, номер ко горого опережает его, а первый регистр передает в последний, т.е. в устройстве реализуется преобразование

5

ПЧ

41

,N-1 N

1 23

.N-1 ; ,23

при котором данные в устройстве пе(реносятся к его началу для вывода или обработки, причем содержимое

0 первого регистра записывается снова в последний опустевший регистр и :Может быть использовано для последующей обработки, если необходимо. При подаче кода 01 содержимое

5 регистров 2 переносится циклически с последнего до второго через вентили 7 и 9, а содержимое первого регистра сохраняется, т.е. реализуется преобразование

/1 AJ.

1)

-il

0

23

24....

которое необходимо, когда в первом регистре находится уже полученный результат как первый операнд, а в третьем регистре - второй операнд.

5 При этом содержимое второго регистра снова запоминается в последнем регистре и может быть использовано для дёшьнейшей обработки. При подаче кода 0 1 1 на входы 3-5 реали0зуется преобразование

1)

/ 1 2 3 .

(l 34

причем содержимое регистров 2, начиная с последнего и кончая третьим,

5 переносится на один шаг вперед, а содержимое первого регистра сохраняется, кроме того оно записывается снова в последнем регистре. Остальные два из управляющих кодов имеют

0 аналогичное предназначение и отличаются номером регистра, первый или второй, который должен попасть в последний регистр. При подаче кода , 110 первый и второй регистры обме- ,

5 ниваются своим содержимым, а содержимое остальных регистров не иэменяется, что получается разрешением (Схем 10 и 8. Преобразование, которое реализуется, есть

ь

CdJinO J

и- 1N

2 3.ИI /1 2 Л2. 1 il- IM /

3

.Это преобразование необходимо для обмены мест двух операндов при выполнении некоторых арифметических обработок. Подача кодовых комбинаци 000 и 111 на управляющие входы :запрещена. Комбинация управляющих входов 3-5, при которой не изменяется содержимое какого-нибудь регистра, не предусмотрена. Если такая кснлбинация необходима, управляющие шины

должны возможность выключаться 1 примерно высоким импендансом) или должна быть предусмотрена шина разрешающая обмен синхронизи { ующая; . Информационные входы 13 :могут использоваться для записи считывания данных с внешней памяти, :а входы 14 для записи результатов арифметического устройства, входы которого соединены с выходами 15 и 16. Парафазная передача информации между регистр 1ми необходима, потому что при монофазной связи регистры, которые сохраняют свое содержимое, будут нулированы и кроме этого связ между регистрами будут усложняться и комбинационная часть увеличится. Преобразования,/) $, P,-t, образуют базис по отношению ко всем преобразованиям, множества i,2}i .

Этим способом любой обмен между рё гистрами может быть реализован при подаче подходящего управляющего слова из указанных выше кодов, при котором преобразование соответствую-щее этому обмену разлагается в определенной последовательности ((рроизведения) базисных преобразователей 5,6, Р, t, 9/,у . Для получения этих разложений используется ЦЭВМ, для которой существуют алгоритмы и програм-мы. Например, если количество регис ров равно 8, для реализации преобразования

«,,/1 2 3 45 6 7 8

5 3 3 1 4 5 6 78/

необходима подача управляющего слова 110, 010,110,101 потому что разложение преобразования в базисе , Pit-, «V, г 8 является I.t, в, t. ,

Умножение в разложенном преобразовании выполняется слева направо, а управляющее слово образуется при помощи соответствующих кодов базовых преобразований в обратном порядке. Преобразование, например,необходимо, если необходимо получить 1свадрат третьего регистра (при помощи подачи арифметическому устройству содержимого первого и второго 0 регистров), а результат сложить с содержиьвлм первого регистра, причем следующие операции используют содержимое следующих регистров в порядке их номеров без изменений .

МАГАЗИННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, состоящее из последовательно соединенных регистров в направлении от первого к последнему и обратно через разрешающие схемы для парафазной связи между регистрами, каждая из которых состоит из 2VI параллельно соединенных логических элементов И,, где и- разрядность регистров, при этом информационные входы устройства соединены с входами первого регистра, а выхойы первого и второго регистров являются информационными выходами устройства, - характеризующееся тем, что разрешающие входы разрешающих схем 1, через которые выходы регистров 2 с второго до предпоследнего соединены с входами следующего по порядку нарастания номеров регистра, соединены с первым управляющим входом 3 и через логический элемент НЕ |Б с вторым управляющим входом 4 устройства, а разрешающие входы разрешающих схем 7, через которые входы регистров 2 с второго до предпоследнего соединены с выходами следуЬщего по порядку нарастания номеров регистра, связаны с первым уп-, равляющим входом 3 через элемент НЕ 6, при этом выходы второго регистра связаны через разрешающую схему 8, разрешающие входы которой связаны с вторым управляющим входом 4 и через элемент НЕ 6 - с третьим управляющим входом 5, с выходами первого регистра и через разрешающую схему 9, разрешающие входы которой связаны с первым и вторым управляющими входами 3 и 4 и через (П элемент НЕ 6 - с третьим управляющим входом 5, с входами последнего регистра, а выходы первого регистра связаны с входами второго через разрешающую схему 10, разрешающий вход которой связан с первым управляющим входом 3 и с : входами последнего регистра, а через разрешающую схему 11, разрешающие входы которой связаны с первым управляющим входом 3 через элемент НЕ 6 и с вторым управляющим входом, в.то время как входы первого регистра связаны с выходами последнего через разрешающую схему 12,.разрешающие входы которой связаны с первым управляющим входом 3 и-через элемент НЕ 6 - с Вторым и третьим управляющими входами 4 и 5.