Сдвигающее устройство Советский патент 1982 года по МПК G11C19/00 

(54) СДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в электронных вычислительных машинах малой и средней производительности. Обычно для ускорения команд сдвига в больших машинах используются отдельные устройства, содержаш,ие множество цепей сдвига, которые позволяют выполнять сдвиг иа любое число разрядов за один цикл работы процессора 1. Недостатки таких устройство - большое количество оборудования и неэффективное его использование. С другой стороны в машинах малой и средней производительности команды сдвига обычно вьшолняются не на отдельном блоке, а на оборудовании арифметико-логического устройства, которое дополнительно включает одну-две цепи сдвига 2. Однако в этом случае команды сдвига выполняются значительно медленнее. Наиболее близким по технической сущнЬсти к предлагаемому является двоичное арифметико-логическое и сдвигающее устройство, содержащее регистр, мультиплексор, узел задания количества сдвигов, состоящий, из счетчика и сдвигающего регистра, кольцевой счетчик, состоящий из восьми триггеров со схемами И на входах триггеров и инвертора, причем выходы входного регистра соединены с его входами через одни из входов мультиплексора и являются информационными выходами устройства, другие входи мультиплексора являются первыми информационными входами устройства, вторые информационные входы устройства соединены с входами счетчика и сдвигающего регистра, управляющие входы которых, а также мультиплексора соединены с первым и вторым управляющими входами устройства, третий управляющий вход устройства подключен к входам сброса в «О счетчика и сдвигающего регистра; один из входов схем И на входе нечетных триггеров кольцевого счетчика соединен прямо, а схем ИЛИ на входе четных триггеров кольцевого счетчика - через инвертор с синхровходом устройства 3. Недостатком устройства является медленное выполнение команд сдвига, так как за один цикл работы процессора может выполниться один сдвиг на один или на четыре разряда. Сдвиг осуществлен путем передачи информации с выходов входого регистра на его входы соответственно ерез первые или вторые входы мультиплекора. Хотя временные параметры мультилексора и входного регистра позволяют существлять несколько сдвигов за один цикл работы процессора, организация выполнения нескольких сдвигов за один цикл связана с определенными трудностями. Вопервых, необходимо организовать выработку серии из нескольких импульсов, по коорым бы осуществлялся сдвиг, при этом озникает проблема согласования временных параметров схем, участвующих в выолнении команды сдвига. Во-вторых, так как при выполнении команды сдвига, осуществляется несколько последовательных ействий (таких, как сдвиг, модификация кода числа сдвигов, анализ модифидированного кода, разращение или запрещение выполнения следующего сдвига), то необхоимо вводить в сдвиговое устройство довольно сложные узлы, использующие быстродействующие элементы, чтобы обеспечить несколько сдвигов за один цикл работы процессора.

Цель изобретения - повыщение быстроействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что сдвигающее устройство, содержащее входной регистр, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, выходы которого являются информационными выходами устройства и соединены с входами входного регистра, второй вход мультиплексора является первым информационным входом устройства, первый счетчик, вход которого соединен с входом сдвигающего регистра и является вторым информационным входом устройства, управляющие входы первого счетчика и сдвигающего регистра соединены с управляющими входами мультиплексора и являются первыми и вторыми управляющими входами устройства, вход установки в «О первого счетчика соединен с входом установки в «О сдвигающего регистра и является третьим управляющим входом устройства, второй счетчик, вход которого является синхровходом устройства, а синхровыход соединен с синхровходами первого счетчика и сдвигающего регистра, содержит триггеры разрещения сдвига, дещифратор, группы элементов И, ИЛИ, элементы И, ИЛИ, НЕ причем первые входы группы элементов И соединены с выходами второго счетчика, второй вход одного из элементов И группы элементов И соединен с первым выходом дещифратора, а вторые входы других элементов этой группы соединены с выходами триггеров разрещения сдвига, выходы группы элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом входного регистра, второй синхровход которого соединен с вторым выходом дещифратора, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым управляющими входами устройства, управляющие входы триггеров разрещения сдвига соединены с соответствующим выходом второго счетчика, установочный вход одного из триггеров разрещения сдвига соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а его выход является управляющим выходом устройства, установочные входы других триггеров разрещения сдвига соединен с выходами элементов группы И, первые входы которых соединены с выходами первого элемента И, второй вход первого элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с первыми входами второго элемента И и третьего элемента ИЛИ и первым выходом сдвигающего регистра, второй вход третьего элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И, вход элемента НЕ соединен с управляющим входом устройства и первым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И и третьего элемента ИЛИ соединены с вторым выходом сдвигающего регистра, третий и четвертый выходы которого соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом первого счетчика, первым входом пятого элемента И и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выходом первого счетчика и первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а четвертый - с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выходом третьего элемента ИЛИ,

второй вход четвертого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом пятого элемента ИЛИ.

На чертеже представлена блок-схема сдвигающего устройства.

Сдвигающее устройство содержит входной регистр 1, выход которого соединен с первым входом мультиплексора 2, выходы которого являются информационными

выходами устройства 3 и соединены с входами входн(аго регистра 1, а второй вход мультиплексора является первым информационным входом устройства 4, первый счетчик 5, вход которого соединен с входом сдвигающего регистра 6 и является вторым информационным входом устройства 7, управляющие входы первого счетчика 5 и сдвигающего регистра 6 соединены с управляющими входами мультиплексора и являются первыми 8 и вторыми 9 управляющими входами устройства, вход установки в «О первого счетчика 5 соединены с входом установки в «О сдвигающего регистра 6 и является третьим управляю щим входом устройства 10, второй счетчик 11, вход которого является синхровходом устройства 12, а синхровыход соединен с синхровходами первого счетчика и сдвигающего регистра, первые входы группы элементов И 13 соединены с выходами второго счетчика 11, второй вход одного из элементов И группы элементов И 13 соединен с первым выходом дешифратора 14, а вторые входы других элементов этой группы 13 соединены с выходами триггеров 15 разрешения сдвига, выходы группы элементов И 13 соединены с входами первого элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с синхровходом входного регистра 1, второй синхровход которого соединен с вторым выходом дешифратора 14, первый и второй входы которого соединены с первым 8 и вторым 9 управляющими входами устройства, управляющие .входы триггер в 15 разрешения сдвига соединены с cootветствующим выходом второго счетчика 11, установочный вход одного из триггеров разрещения сдвига соединен с выходом второго элемента ИЛИ 17, а его выход является управляющим выходом 18 устройства, установочные входы других триггеров 15 разрешения сдвига соединены с выходами группы элементов ИЛИ 19, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И 20, второй вход первого элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ 19 соединен с выходом второго элемента И 21, второй вход второго элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ 19 соединен с первыми входами второго элемента И 21 и третьего элемента ИЛИ 22 и первым выходом сдвигающего регистра 6, второй вход третьего элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ 19 соединен с выходом третьего элемента И 23, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ 24 и первым входом четвертого элемента И 25, вход элемента НЕ 24 соединен с первым управляющим входом устройства и первым входом первого элемента И 20, второй вход второго элемента И 21 и третьего элемента ИЛИ 22 соединены с вторым выходом сдвигающего регистра 6, третий и четвертый выходы которога соедйнены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 26, третий вход которого соединен с первым выходом первого счетчика 5, первым входом пятого элемента И 27 и первым входом пятого элемента ИЛИ 28, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выходом первого счетчика 5 и первым и вторым входами второго элемента ИЛИ 17, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента И 27, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 23 и выходом третьего элемента ИЛИ 22, второй вход четвертого элемента И 25 соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ 26, второй вход первого элемента И 26 соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 28. Сдвигающее устройство работает следующим образом. Информация, поступающая на управляющие входы 8, 9, интегрируется как: 00 - устройство не выполняет никаких операций;01 разрешается занесение информации в узел задания количества сдвигов, состоящий из первого счетчика 5 и сдвигового регистра 6 с информационного входа 7 устройства и в регистр 1 информационного входа 4 устройства, 10 - устройство выполняет сдвиг на один . разряд; 11 - устройство выполняет сдвиг на четыре разряда Входной регистр 1, мультиплексор 2, первый счетчик 5, сдвиговый регистр 6 в зависимости от кода на управляющих входах 8, 9 устройства могут находиться в одном из следующих состояний: Входной регистр 1. 00 - режим хранения информации; 01, 10, 11 - режим занесения информации. Сдвигающий регистр 6. 00,11-режим хранения информации; 01-занесение информации; 10 - сдвиг содержимого регистра 6 на два разряда вправо. Счетчик 5. 00,10 - режим хранения информации; 01-режим занесения информации; 11 - модификация содержимого счетчика 6 - 1 мультиплексор 2; 01-разрешает прохождение информации t информационного входа 4 устройства; 10- разрешает прохождение информации с выхода входного регистра 1 со сдвигом ее на один разряд; 11- разрешает прохождение информации с выхода входного регистра 11 со сдвигом на четыре разряда. Второй счетчик 11, который выполнен как кольцевой, по импульсам, поступающим на синхровход 12, вырабатывает временную развертку для синхронизации работы сдвигающего устройства. Сдвиги осуществляются по импульсам, поступающим на входы группы элементов И 13. Триггеры 15 разрешения сдвига определяют, сколько и какие из данных импульсов поступят на синхровход входного регистра 1 в данном цикле работы устройства со схемы ИЛИ 16 для выполнения сдвигов, которые выполняются путем занесения информации с выходов входного регистра 1 на его входы через один из входов мультиплексора 2.

На управляющем выходе 18 устанавливается признак, который определяет, должны ли выполняться сдвиги в следующем цикле.

Сдвиги на большое количество разрядов выполняются за несколько последовательных циклов сдвигающего устройства.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия работы процессора при выполнении команд сдвига за счет выполнения нескольких сдвигов один цикл работы процессора. Формула изобретения Сдвигающее устройство, содержащее входной регистр, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, выхоДы которого являются информационными выходами устройства и соединены с входами входного регистра, а второй вход мультиплексора является информационным входом устройства, первый счетчик, вход которого соединен с входами сдвигающего регистра и является вторым информационным входом устройства, управляющие входы первого счетчика и сдвигающего регистра соединены с управляющими входами мультиплексора и являются первыми и вторыми управляющими входами устройства, вход установки в «О первого счетчика соединен с входом установки в «О сдвигающего регистра и является третьим управляющим входом устройства, второй счетчик, вход которого является синхровходом устройства, а синхровыход соединен с синхровходами первого счетчика и сдвигающего регистра, jj отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены триггеры разрешения сдвига, дешифратор, группы элементов ИЛИ, И, элементы И, ИЛИ, НЕ, причем первые входы группы элементов И соединены с выходами вто- рого счетчика, второй вход одног о из элементов И группы элементов И .соединен с первым выходом дешифратора, а вторые входы других элементов этой группы соединены с выходами триггеров разрешения 45 сдвига, выходы группы элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом входного регистра, второй синхровход которого соединен с вторым выходом дешифратора, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым управляющими входами устройства, управляющие входы триггеров разрешения сдвига соединены с соответствующим выходом второго счетчика, установочный вход одного из TpHrrepj3B разрещения сдвига соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход является управляющим выходом устройства, установочные входы других

первого счетчика, первым входом пятого элемента И и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выхотриггеров разрещения сдвига соединены с выходами группы элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И, второй вход первого элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с первыми входами второго элемента И и третьего элемента ИЛИ и первым выходом сдвигающего регистра, второй вход третьего элемента ИЛИ группы элементов ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И, вход элемента НЕ соединен с управляющим входом устройства и первым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И и третьего элемента ИЛИ соединены с вторым выходом сдвигающего регистра, третий и четвертый выходы которого соединены с первь1м и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с первым выходом дом первого счетчика и первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом пятого элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1354563, кл. G 4 А, опублик. 1974. 2.Патент США № 3811039, кл. 235-175, опублик. 1974 (прототип).