-Разрядный регистр сдвига Советский патент 1980 года по МПК G11C19/00 

(54) N-РАЗРЯДНЫЙ РЕГИСТР СДВИГА

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики.

Одной из важных проблем, возникающей при проектировании и применении последовательностных схем, является устранение в иих опасных состязаний и обеспечение функциональной надежности. В таких схемах при наличии опасных состязаний и определенном подборе времени задержек в логических элементах могут возникнуть сбои.

Одним из условий функционально надежной (без сбоев) работы многоразрядного регистра сдвига является тактирование всех его разрядов от одиого источника (генератора) тактовых импульсов (ГТИ). В этом случае ГТИ должен обладать повышенной нагрузочной.способностью, значительно превышающей нагрузочные способности типовых (базовых) логических элементов, что в ряде случаев приводит к неоправданной разработке специальных мощных ГТИ 1.

В практике проектирования цифровых устройств на логических элементах, например, регистров сдвига, с; целью унификации оборудования, в качестве ГТИ применяют однотипные с элементами регистра сдвига микросхемы.

Поскольку нагрузочная способность элементов ГТИ ограничена, то тактирование различных частей регистра сдвига осуществляется несколькими выходными элементами, работающими от одного общего фомирователя тактовых импульсов. Вследствие разной задержки сигнала выходными элементами ГТИ (в практике нередки случаи четырех, семикратного различия), тактовые импульсы воздействуют на группы разрядов регистра неодновременно 1. Это обстоя10 тельство может явиться причиной сбоев в работе регистра сдвига.

Известен также N-разрядный регистр сдвига, содержащий в .каждом разряде два коммутационных RS-триггера н запоминающий RS-триггер, причем выходы коммутационных RS-триггеров каждого разряда соединены с информационными входами коммутациоии1лх RS-триггеров последующего разряда, информационные входы коммутационных RS-триггеров каждого разряда подклю20 чены к выходам коммутациоиных RS-триггеров предыдущего разряда, управляющие входы коммутационных RS-триггеров (К-1) „ разрядов соединены с одним из выходов генератора тактовых импульсов, а управяющие входы коммутационных RS-триггеов с К по N разрядов соединены с друим выходом генератора тактовых импульов 2.

В известном регистре устранение опасных остязаний сигналов и возможных сбоев осуествляется при помощи дополнительного КЗ-триггера, что усло жняет его с применеием разнотипных элементов.

Цель изобретения - повышение надежности регистра.

Поставленная цель достигается тем, что в него введены элементы И-НЕ (ИЛИ-НЕ), первые входы которых подключены к другому выходу генератора т1актовых импульсов, вторые входы элементов И-НЕ (HJIH-HE) соединены с выходами коммутационных RSриггеров (К-1) разряда соответственно, третьи входы элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) подключены к выходам запоминающего Ртриггера соответственно, выходы элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) соединены с информационными входами коммутационного Р-триггера К-разряда и дополнительными входами ко1ммутационных Р-триггеров (К-1)-разряда соответственно.

На фиг. 1 приведена функциональная схема регистра; на фиг. 2 и 3 -временные диаграммы его работы.

Регистр содержит N разрядов. Каждый разряд содержит два коммутационных RSтриггера 1 и 2 на элементах И-НЕ (ИЛИНЕ) 3 и 4 и 5 и 6 соответственно и один запоминающий RS-триггер 7 на элементах И-НЕ (ИЛИ-НЕ) 8 и 9. Генератор 10 тактовых импульсов содержит выходные каскады 11 -12. Выход каскада II соединен с управлякэщими входами с 1-го по (К-1)-ый разрядов. Выход каскада 12 соединен с управляющими входами: с К-го по N-ый разрядов. К-ый разряд содержит коммутационные RS-триггеры 13-14 на элементах И-НЕ (ИЛИ-НЕ) 15 и 16 и 17 и 18 соответственно и запоминающий RS-триггер 19 на элементах И-НЕ (ИЛИ-НЕ) 20 и 21. Передача межразрядной информации между (К 1) -ым разрядом и К-ым осуществляется соединением единичного выхода коммутационного RS-триггера 1 (элемент 3) и нулевого выхода второго коммутационного RS-триггера 2 (элемент 5) с нулевым входом RSтриггера 14 (элемент 17) и соединением единичного выхода RS-триггера 14 (элемент 17) и соединением выхода триггера 2 (элемент 6) с нулевым входом RS-триггера 13 (элемент 16). Кроме того, регистр содержит в К-1-разряде элементы И-НЕ (ИЛИНЕ) 22 и 23, первые входы которых соединены попарно с единичными выходами RSтриггеров 1 и 2 (элементы 3 и 6), вторые входы этих элементов соединены с выходом каскада 12 ГТИ.

На фиг. 2 и 3 приведены временные диаграммы работы (К-1)-го разряда и К-го разряда при различных сдвигах тактовых

импульсов с выходов каскадов 11 и 12. Наиболее опасным является случай сдвига тактовых импульсов на фиг. 3.

В момент времени to(K-1)-ый разряд принимает информацию от (К-2)-го разряда и записывает ее в триггер 7. В момент ti на выходе элемента 5 начнется изменение информации, записанной в (К-1)°-м разряде. Поэтому до моманта t благодаря временному сдвигу тактовых импульсов 12, поступающих на К-й разряд в триггер 19

может записаться новая информация через элемент 17 (показано пунктирной линией), которая при правильной работе регистра записалась бы только в момент tj . Однако наличие на выходе элемента 23 нулевого

состояния сигнала до момента времени tj обеспечивает правильную передачу информации из (К-1)-го в К-й разряд.

В момент времени tz. (К-1)-ый разряд принимает новую информацию. В момент времени tj на выходе элемента 6 начнется

изменение информации, записанной в

(К-О-ом разряде (показано пунктирной линией).

Из-за временного сдвига тактового импульса 12 изменения информации на выходе

элемента 6 до момента времени t может быть воспринято К-ом разрядом через элемент 16. Однако наличие элемента 22 обеспечивает изменение информации на выходе элемента 6 только в момент времени il , т. е. после окончания тактового импульса 12.

Благодаря введению элементов 22 и 23 передача информации с выхода первой группы разрядов на вход второй группы разрядов осуществляется вне зависимости от синхронизации импульсов на выходах генератора

тактовых импульсов.

Формула изобретения

N-разрядный регистр, сдвига , содержащий в каждом разряде два коммутационных RS-триггера и запоминающий RS-триггер, причем выходы коммутационных RSтриггеров каждого разряда соединены с информационными входами коммутационных RS-триггеров последующего разряда, информационные входы коммутационных RS-триггеров каждого разряда, информационные входы коммутационных RS-триггеров предыдущего разряда, управляющие входы коммутационных RS-триггеров (К-1)-разрядов соединены с одним из выходов генератора тактовых импульсов, а управляющие входы коммутационных RS-триггеров с К-го по N разрядов соединены с другим выходом генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регистра, в него введены элементы И-НЕ (ИЛИ-НЕ), первые входы которых подключены к другому выходу генератора тактовых импульсов, вторые

входы элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) соединены с выходами коммутационных RS-триггеров (К-1) разрада соответственно. 1ретьи входы элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) подключены к выходам запоминающего Р-триггера соответственно, выходы элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) соединены с информационными входами коммутационного Р-триггера К-раз/ разряЗ L.BJ

ряда и дополнительными входами Р-триггеров (К-1)-разряда соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

21фиг. 2

3

5

15 16

17 18 20

21

Фи2.3