Асинхронный регистр сдвига Советский патент 1976 года по МПК G11C19/00 

триггера соединен с первой шиной управоЧения, а вторая шина управления соединена со вторым входом третьего дополнительного триггера.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого синхронного регистра сдвига.

Регистр содержит в каждом разряде три триггера 1, 2, 3 на потенциальных элементах И-НЕ. Триггеры имеют счетный вход 4, входы установки 5, 6, инверсный и прямой выходы 7, 8, выход 9, входы установки «О 10, 11. Сигналы с выхода 9 указывают на моменты окончания переходных процессов в соответствующем триггере. Регистр содержит также три дополнительных триггера 12-14, выполненных на элементах ИЛИ-НЕ и элементах И 15-19, шины 20 управления, выходы дополнительных триггеров 21-23, шину 24 сдвига, элементы И-НЕ 25-27.

На входы 5 и 6 триггера 1 разряда постоянно подаются сигналы «О и «1 соответственно. Выводы 10 и 11 используются в качестве установочных входов только в триггерах 2. Все триггеры в регистре соединены последовательно, а именно - выходы 7 и 8 предыдущего триггера соединены со входами 6 и 5 последующего триггера соответственно.

На шину 24 подается внешний управляющий сигнал сдвига, а на шину 20 - сигнал установки началь-ной информации.

Будем называть триггер обнуленным, если на его общий вход 4 подан сигнал «О. В этом случае на его выходах 7 и 8 установлены сигналы «1, на выходе 9 - сигнал «О. Если же на вход 4 подан сигнал «1, то триггер хранит информацию (сигнал на одном из выходов равен «1, на другом - «О) и на выходе 9 сигнал равен «1 При обнулении и записи информации изменение значения сигнала на выходе 9 свидетельствует об окончании переходных процессов В триггере.

Выходы 7 и 8 всех триггеров соединены со входами элементов 15 дополнительных триггеров, а выходы 9 - со входами элементов 18 дополнительных триггеров следующим образом: триггеры 1, 2 и 3 всех разрядов - с дополнительными триггерами 12, 13 и 14 соответственно. Прямые выходы 22 и 23 дополнительных триггеров 13 и 14 соединены со входами 4 триггеров 1 и 2 соответственно.

Дополнительный триггер работает следующим образом. Если соединенные с его входами триггеры обнулены, то на всех входах элемента 15 сигналы равны «О, на инверсном выходе триггера устанавливается «О, а на нрямом - «1, так как на всех входах элемента 18 сигналы равны «О. Это справедливо для дополнительного триггера 14 в том случае, когда на вход 20 элемента 19 нодается сигнал «О, если же он равен «1, то на прямом выходе установится сигнал «О. Если все триггеры, нодключенные к дополнительным триггерам, хранят информацию, то на всех входах элемента 18 сигнал равен «1. Поэтому

на прямом выходе дополнительного триггера в этом случае установится сигнал «О, а на инверсном-«I, поскольку на половине входов элемента 15 сигналы будут равны «О. Значение сигнала на входе элемента 19 в данном случае безразлично. Элементы 16 и 17 служат для организации обратных связей. Таким образом, если соединенные с дополнительным триггером триггеры регистра обнулены, то

на выходе дополнительного триггера сигнал

равен «1, если же они хранят информацию

или на вход элемента 19 подан сигнал «1, то

на выходе дополнительного триггера-«О.

В начальном состоянии сигнал сдвига равен

«О, триггеры 1 и 3 каждого разряда обнулены, в триггерах 2 записана информация. Устойчивость начального состояния обеспечивается следующим образом: на выходе 23 дополнительного триггера 14 сигнал равен «1, на

выходе 22 дополнительного триггера 13 сигнал равен «О, на выходе 21 донолнительного триггера 12 сигнал равен «О.

Цикл работы регистра (сдвиг на 1 разряд в сторону старших разрядов) состоит из трех

фаз.

В первой фазе, если сдвиг разрешен, сигнал сдвига изменяется с «О на «1, разрешая прием информации из триггеров 2 в триггеры 3. По окончании записи сигнал на выходе 23

донолнительного триггера 14 станет равным «О, что вызовет обнуление всех триггеров 2. На выходе 22 донолнительного триггера 13 установится сигнал «1. Фаза закончена, триггеры 3 хранят информацию, триггеры 2 и 1 обнулены.

Во второй фазе сигнал «1 с выхода 22 дополнительного, триггера 13 разрешает перепись с триггеров 3 i-ro разряда в триггеры 1 (i+l)-ro разряда. По окончании процесса записи на выходе 21 дополнительного триггера 12 установится «О. По этому сигналу снимается разрешение сдвига, после чего сигнал сдвига изменяется с «1 на «О. Это вызывает обнуление всех триггеров 3. На выходе 23 донолнительного триггера 14 устанавливается сигнал «1. Фаза закончена. В триггерах 1 хранится сдвинутый на один разряд в сторону старших разрядов первоначально записанный в триггерах 2 код. Все триггеры 2 и 3 обнулены.

В третьей фазе сигнал «1 на выходе 23 дополнительного триггера 14 разрешает перепись информации из триггеров 1 в триггеры 2.

По окончании записи на выходе 22 донолнительного триггера 13 установится сигнал «О, который обнулит триггеры 1, в результате чего на выходе 21 дополнительного триггера 12 установится сигнал «1. Все триггеры 1 и 3

обнулены, триггеры 2 хранят код, сдвинутый на один разряд.

Цикл сдвига закончен. Момент окончания сдвига на 1 разряд индицируется изменением сигнала на выходе 21 с «О на «1. Этот сигнал по нервой шине управления направляется

в устройство, управляющее Сдвигом, после чего может быть начат следующий цикл сдвига.

Установка начальной информации нроизводится в каждом разряде по входам 10 и 11 триггера 2 нодачей взаимоинверсных значений сигналов, сигнал сдвига нри этом должен быть равен «О. На вход 20 (по второй шине управления) подается сигнал «1, при этом обнуляются все триггеры 2. Момент окончания их обнуления индицируется на выходе 22 изменением сигнала с «О до «1. После этого сигнал на входе 20 должен быть изменен с «1 на «О. Окончание процесса установки совпадает с моментом изменения сигнала на выходе 22 с «1 на «О.

Предложенный регистр сдвига работает по реальным задержкам элементов благодаря индикации моментов окончания переходных процессов. Испытания показали, что это приводит к увеличению быстродействия регистра в 3- 4 раза по сравнению с аналогичными синхронными, повышает надежность по отношению к параметрическим отказам логических элементов, а элементы встроенной индикации диагностируют возможные отказы устройства, что существенно упрощает методику ремонта и отыскания неисправностей.

Кроме того, асинхронный регистр сдвига может быть рекомендован для использования в больших интегральных схемах, поскольку благодаря внутреннему тактированию отпадает необходимость в синхронизирующих тактах.

что существенно зменьшает количество внешних выводов.

Формула изобретения

Асинхронный регистр сдвига, содержащий в каждом разряде по три триггера, соединенных последовательно и выполненных на потенциальных элементах, три элемента И-НЕ, шины управления, отличающийся тем,

что, с целью повышения надежности и быстродействия регистра, он содержит три дополнительных триггера, причем прямой и инверсный выходы каждого триггера в разрядах соединены со входами соответствующего элемента

И-НЕ и с первыми входами соответствующих дополиительных триггеров, выходы элементов И-НЕ соединены со вторыми входами соответствующих донолиительных триггеров, счетные входы первого, второго и третьего триггера каждого разряда соединены соответственно с прямыми выходами второго и третьего дополиительных триггеров и с шиной сдвига, прямой выход первого дополнительного триггера соединен с первой шиной управления, а

вторая шина управления соединена со вторым входом третьего дополнительного триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Авт. св. До 251617, кл. G ПС 19/00, 1969г.

2. Авт св. N° 305589, кл. Н ОЗК 23/00, 1971 г. 3. Авт. св. 285054, кл. G ПС 19/00, 1970г. (прототип).