Коммутационный регистровый элемент Советский патент 1974 года по МПК G06F9/02 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения плоских KOMMjf тационных регистровых структур, позволяющих образовывать прямолинейные, кри- волинейные, разветвляющиеся и пересекающиеся регистровые каналы передачи двоичной информации между произвольными заданными точками структуры, а также для построения однородных вычислительных

сред и однородных вычислительных структур.

Известны коммутационные ячейки типа трикона (триггерного контакта), используемые для образования каналов связи в однородных вычислительных средах. Три- кон имеет вход и выход, через которые поступает и выдается передаваемая информация, а также входы, на которые по(ггупают управляющие сигналы. Под воз- действием управляющих сигналов информационные вход и выход трикона либо соединяются, образуя канал передачи информа.нии, либо размыкаются, прерывая инфорUiaiuioHHbiji юнал.

Основным принципом передачи информации в триконе, выполняющим роль коммутационной ячейки, является образование непосредственных электрических или магнитных связей между входами и выходами, через которые должна проходить информация.

Недостатками триконов с непосредственными электрическими (или магнитными) связями являются: затухаш1е сигналов при прохождении через трикон, зависящее в значительной степени от разброса характеристик последнего; возникновение помех на отключенном выходе трикона при появлении сигналов на его входе Л.; некалиброванные временные задержки информации при прохождении через трикон, сильно зависящие от характеристик последнего.

Эти недостатки являются следствием непрерывной передачи сигналов между входами и выходами триконов.

Кроме того, трикон не позволяет изменять направление передачи информации в пространстве, разветвлять информацию .по нескольким направлениями передавать 1ННфОрМ формацию по двум независимым пересекающимся в пространстве каналаМо Известны также сдвигающие регистры, предназначенные для хранения информации и для дискретной передачи ее под воздейСтвием тактовых импульсов в соседние регистры. В такой регистр может состоять из одной ячейки. Ячейка регистра может передавать информацию либо только в прямом, либо в обратном направлении в одну из двух соседних ячеек, непосредственно граничащих с данной. Ячейка регист ра не может перестраиваться по заданной программе на разветвление информации или на изменение пространственного направления ее передачи и не обладает способностью передавать информацию одновременно по двум независимым, пересекаю щимся в пространстве каналам. Целью изобретения является создание коммутационного регистрового элемента ;(), в котором отсутствует затухание передаваемой информации, устранено появление помех на отключенных выходах, стро го калибрована и равна одному такту задержка информации при прохождении послед ней через коммутационный регистровый элемент, и который может в соответствии с сигналами управления передавать информацию по одному каналу в прямом направлении, разветвлять информацию в двух пространственных направлениях, изменять направление передачи информации, передавать информацию по двум независимь М пересекающимся или расходящимся в про странстве каналам и хранить в течение такта информацию, проходящую в одном или двух каналах. Для этого логическая схема коммутаЦИОЕ1НОГО логического элемента выполнена перестраиваемой, введень. схема управления и два регистра. Причем первый регист соединен с первым информационным входом перестраиваемой лот-ической схемы, второй - со вторым входом перестраиваемой логической схемы, а выходы схемы управления соединены с управляющим входом этой логической схемы, В отличие от ячейки регистра информа ция в коммутационный регистровый элемент может посгупать не только от одного, но также одновременно от двух соседних элементов, а передаваться может сра зу в один или два соседних коммутационных регистровых элемента, как по одному, так и по двум независимым каналам. Передача информации от входа к выхо,дам осуществляется в коммутационном . регистровом элементе логической схемой ответствии со следующими логическиункциями:ny2,tVyHy2i 2)(Vl2VyE) () - входная двоичная инфорХ, Х мация коммуташюнного регистрового элемента; / ,. У - - выходная двоичная инфор„ мация КРЭ; 21,управляющие сигналы, Ьлужащие для настройки логической схемы КРЭ. се величины X , Х„, .У .У , i У, и ,L могут принимать значе, т- О или 1. од воздействием вектора управляющих алов.{,y,,j5,,,iy ,2.} обрася различные типы выходных функций p;/x,jH У2 /ч/х„х.). еденные в таблице, которые определяпередачу информации от входов к выховнутри коммутационного регистрового ента. Коммутационные регистровые элементы соединенные один с .другим, образуют плоскую коммутационную регистровую структуру, в которой под воздействием управляющих сигналов, подаваемых на коммутационный регистровый элемент, можно синтезировать цепочки независимых один от другого прямолинейных, криволинейных, разветвляющихся и пересекающихся регист рах, которые соединяют заданныёпроиз.вольные точки структуры и образуют между ними дискретные каналы передачи двои ной информации. Точно также в подобной структуре могут быть образованы и коль- I цевые регистры в общем случае с ПересеI чениями и ответвлениями. Коммутационные регистровые элементы легко выполняются в виде больщих интегральных микроэлектронных схем. Структура, принципиальная схема и работа коммутационного регистрового элеме та поясняются чертежами. На фиг. 1 показано пространственное расположение входов и выходов коммутационного регистрового элемента; на ({иг. 2 - блок-схема КРЭ; на фиг. 3 - принципиальная схема КРЭ; на фиг. 4-12 схемы образования каналов передачи инфор мации в КРЭ; на фиг. 13 - варианты про хождения информации через КРЭ. КРЭ имеет два информационных входа X и Х„ и два информационных выхода У и -У (фиг. 1). Вход X и выход У .л. расположены в КРЭ в пространственном отношении на одной прямой. Вход Х и выход У также размещены на одной прямой, перпендикулярной к прямой входа X и выхода ,J КРЭ (фиг. 2) сас-тоит лз ячейки регис ра 1,ь которой хранится единичная входная и 41ормация , ячейки регистра 2, в которо Хранится входная единичная информация Х„ лолической схемы 3, предназначенной для единения выходов ячеек регистра 1 и 2 с выходами КРЭ, и местной сх1-мы управления 4, предназначенной для настройки ло- гической схемы и хранения управляющих си1налов . Принципиальная схема КРЭ представлена на фиг. 3 и содержит ячейки регистра 1 и 2 для хранения в течение одного такта и последующей передачи входной ииформаьши; логическую схему 3 для соединения входов и выходов , состоящую из схем дизъюнкции и коньклшции, и регистр, состоящий из четырех триггеров Т и выполняющий роль местной схемы управления 4 и устройства хранения управляющих сигналов. Основной задачей КРЭ является прием информации X и Х от соседних элементов, ее хранение в течение такта и перодача без изменений в соседние элементы через выходы t/ и , как без изменения пространственного направления, так и с изменением направления, а также без разветвления, с разветвлением и пересечением каналов информации. В зависимости от значения управляющего вектора КРЭ настраивается на выполнение одной из функций хранения и передачи информации из числа представленных на фнг. 4-12 и в таблице. В случае появления на входе управления коммутационного логического элемента управляющего вектора у ОООО КРЭ настраивается на разъединение информационных входов и выходов, в результате чего информация X и Х не пропускаетси X через коммутационный логический элемент (фиг. 4). Функцию разъединения КРЭ выполняет такж в тех случаях, когда на вход управления поступают управляющие сигналы у 1010, 11.1О, 01О1, llOl, 1011, 0111 и 1111. При. подаче на схему управления КРЭ сигнала У 1ООО этот элемент настраивается на выполнение функции передачи ин формации в первом .канале (фиг. 5). В этом случае единица информации X поступает на вход ячейки регистра 1, в которой хранится в течение одного такта, а затем передается в прямолинейном пространственном направдеш1и на вход У и через него в соответствующую ячейку регистра соседнего коммутационного логического элемента, подключенную к выходу У . Передача информации выполняется так же, как это осуществляется при передаче информации от ячейки к ячейке обычного регистра. Если на схему управления коммутационного логического элемента поступает сигнал у О10О, то КРЭ настраивается на выполнение функции прос;транственного поворота информации в первом канале (фиг. 6). При этом единица информации X , поступившая в ячейку регистра 1 КРЭ в горизонтальном направлении, выдается в следующем такте через Логическую схему 3 в перпендикулярном направлении на выход У 2 и далее в ячейку регистра коммутационного логического элемента. В том случае, когда на управляющий вход коммуташюнного логического элемен та подается сигнал у 110О, логическая схема 3 КРЭ настраивается на разветвление информаш1И в первом канале (фиг. 7 Единица информации X , поступившая при этом на вход коммутационного логического элемента в горизонтальном направлении, хранится в ячейке регистра 1 в течение одного такта и выдается затем одновременно в двух перпендикулярных пространственных направлениях: в горизонтальном на выход в вертисальном j на выход -У . Через выходы У . И У едишпш информации Х поступает в ячейки регистра двух соседних КРЭ, расположенных в перпендикулярных направлениях по отноше1П1ю к данному КРЭ. Мри подаче на схему управления КРЭ сигнала у О01О он настраивается на выполнение функции пространственного поворота информации во втором канале (фиг. 8). В этом случае информация Х„ поступает в вертикальном направлении на ячейку регистра 2, а выдается через такт в перпендикулярном горизонтальном напра лении на выход а далее в ячейку реjfiicrpa coceaiiejo КРЭ. Если на упраилиюцшй вход КРЭ поступ ет сигнал у ОНО, то логическая схема 3 настраивает ца реализацию функции расхождения информации в первом и вто()ом каналах КРЭ (фиг. 9). При этом информация в КРЭ поступает одновременн по двум Е ходам X и Хр как в горизонтальном, так и в ве)гикальном направлени ях. После хранения единицы информации X в ячейке регистра 1, а единицы информации X в ячейке регистра 2 в следующем ин|||Ормация как в первом, так и во втором каналах КРЭ ИчТменяет простран ственное направление и расходится: и 1формация X передается на выход У и дале в ячонку регистра соседнего К1Э, а информация X поступает на выход У и да лее в ячейку регистра друготч:) (()седне о КРЭ. В с лучае появления управля1ои(в1о векч ра у - О()О1 логическая схема 3 насграи аоег КГЭ на осуществление функции нряfvioii )едачи информации без ияменения иалраиления во втором канале этого элвчшша (фиг. 10). При этом единица инфорИсШии X поступает в ячейку регистра 2, рс1111ги.:я в ней в течение такта и затем .шредмйсся В том же просгрансгвоппом направлении на выход,./ и далее в ячейку регистра соседнего КРЭ. При подаче на схему управления КРЭ сигнала у 101О логическая схема 3 настраивается на выполнение КРЭ функции прострэнственного пересечения информации (фиг. il). В последнем случае информация в КРЭ поступает одновременно по двум входам в перпендикулярных направлениях. После хранения единимы информации X в ячейке регистра 1, а единица информации Х„ в ячейке регистра 2 обе единицы информации передаются без изменения пространственного направления их движения и без разветвления на выходы КРЭ: инфор мация X. поступает на выход. У и далее в ячейку регистра верхнего соседнего КГ-Э а информация Х- - на выход У „ и затем в ячейку регистра второго правого соседнего КРЭ. Наконец, при появлении последнего возможного управляющего сигнала у 0011, логическая схема 3 настраивает на реализацию разветвления информации во втором канале. При этом информация в КРЭ поступает через вход X и х)анигся IB течение одного такта в ячейке регистра 2. Затем в следующем такте она развегв ляется в логической схеме 3 и выдается через выходы У., и У в двух 1ерг1е11дикулярных направлениях в ячейки регистра одновременно двух соседних . Во всех рассмотренных случаях работы КРЭ ип()ормащ1Я от одного элемс нт.а к другому передается под воздейсгвисм тактовых импульсов так же, как oi одной ячейки обычного регист)а к дру|оГ1. Под воздействием управляю Ш1х сиг-налов изменяются лишь иространс-гве;ниые направления передачи информации, ироизво.дится разветвление или размыкание каналов передачи в соответствии с девягью вариантами прохождения информации через ,КРЭ (фиг. 13). В результате предлш-аемой КРЭ нозволяет управлять просгрансчвенным направлением двилсония ин(| ормации и о ;у|цествлять 4«рмирование дискре-сных регисгро-вых каналов связи между заданными точками пространства без загуханчя передаваемой информации в канале и с калибровкой задержки информации в каждом элементе. Выходы КРЭ свободны or помех, которые могут привести к ложной нередаI че информашш в случае появления сигналов на входах ра.чомкнугых ин юрмационI ных каналов, чго обусловлено дискретным ириншшом продвижения информаш1и.

Предмет изобретения

Коммутационный регистровый элемент, содержащий два регистра, логическую схему и схему управления, о т л и ч а- ю |ц и и с я тем,что, с целью устранения затухания коммутируемой информации.

10

I повышения помехоустойчивости и повышения синхронности передачи информации в нескольких направлениях, логическая схем выполнена перестраиваемой; причем иер.вый регистр соединен с первим информапионным входом перестраиваемой логической схемы, второй - со вторым входом перестраиваемой логической схемы, а выходы схемы управления соединены с управляющим входом этой логической схемы

X. о - Фиг 2

Ун Уп У21 Угг

Фигд

. 2 Фиг.6

иг. 7

Хг У

о У

X2

Фие.Р