Счетчик
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к вычислительной технике, может использоваться в вычислительных машинах, устройствах и приборах цифровой автоматики и ориентировано на реализацию в виде БИС-секции, в частном случае - в виде матричной БИС. Цель изобретения - увеличение быстродействия, расширение функциональных возможностей и упрощение - достигается за счет введения информационного входа 11. Устройство также содержит линейку 1 триггеров, блок 2 управления, выходной конъюнктор 3, линейки 4 - 6 конъюнкторов, линейки 7, 8 сумматоров по модулю два, информационные входы 9, 10, управляющие входы 12, 13, информационные выходы 14, 15. Повышение быстродействия обеспечено уменьшением задержки распространения сигнала переноса от входа к входу, функциональные возможности расширены за счет введения режима последовательной записи информации, а упрощение достигнутого за счет исключения одной линейки конъюнкторов. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
„„80„„1582354 А 1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (g))g Í 03 К 23140
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СЧЕТЧИК
1Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4412438/24-21 (22) 1&.04.88 (46) 30.07.90. Бюл. N 28 (72) Б.Г.Лысиков, Н.М.Митюхина и Л.П.Герасимович (53) 62!.374 ° 32(088.8) (56). Майоров С.А. и др. Структура электронных вычислительных машин.
Л.: Машиностроение, 1979, с. 281.
КЕСЬ Device Data Motorol.a Semiconductors, DLE 122R1/D, Gr. Br., 1986, p ° 2 34. (57) Изобретение относится к вычислительной технике, может использоваться в вычислительных машинах, устройствах и приборах цифровой автоматики и ориентировано на реализацию в виде 6ИС-секции, в частном случае в
2 виде матричной БИС. Цель изобретения - увеличение быстродействия, рас" ширение функциональных возможностей и упрощение — достигается за счет введения информационного входа 11
Устройство также содержит линейку 1 триггеров, блок 2 управления, выход" ной конъюнктор 3, линейки 4 - 6, конъюнкторов, линейки 7, 8 сумматоров по модулю два, информационные входы 9, 10, управляющие входы 12, 13, информационные выходы 14, 15.
Повышение быстродействия обеспечено уменьшением задержки распространения сигнала переноса от входа к выходу, функциональные возможности расширены за счет введения режима последовательной записи информации, а упрощение достигнуто за счет исключения одной линейки конъюнкторов ° 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
1582354
Изорретение относится к вычисли-, тельной технике, может быть использовано в вычислительных машинах, устройствах и приборах цифровой автоматики и ориентировано на реализацию
B виде БИС--секции, в частном случае д в виде ма-гричной БИС., Цель изобретения " увеличенле быстродействия,. расширение функцлональных возможностей и упрощение.
11оставпенная цель достигается за счет ВВеде -!ия новых KGHGTp /KTHВных
1 связей, обеспечивающих уменьшение времени распространения сигнала пере"- 1 носа от входа к выходу, возмажнэс" ь последовательной записи числа в линейку триггеров и сокращение числа линеек канъюнктОрав да трех, На фиг. 1 изображена структурная -,(! схема i Ip äïÿгаемаг О счетчика HB фиг: 2 - функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграм;:;-,ы уг|равляющих сигналов, Выраоатываемых блоком управления; на 75 фиг., 4 - функциональная схема г.ерВой — тсетьей линеек конъюнкторов, первей .; Второй ги IBBК сумматоров пc мод JiIQ два линейки триггеров и выходного кан-ьюнктора, на фиг,. 5— фу,- кционаг.ьная схема линейки тригге.
РОВ., На фиг, 1 обозначены линейка 1
; риггеров, блок 2 управления „выходной конъюнктор 3, первая, вторая третья линейки 4 — 6 конъюнкторов, первая и вторая линейки 7 и 8 сум; аторов па модулю два, первый лнфармационный вход 9 устройства (0), второй лнформационный вход 1(! устрои- @ ства (С1(„), третий информационный вход !1 устройства (DS.-„)„ первый управляющи :, вход 12 устройства (Я7И), Второй управляющий вход 13 устройства (C:0)., первый информационный выход
11 устролства ((:R..o). и второй информационный ьыход 1з устроиства (1;;,, На 1.иг. 1 информационный вход " ссединен с. информационнои гр ппои
ВхОдов линейки;5 кОнъ1снктОрОВ, управляющий вход 12 соединен с Входами синхран зации плнейки I тригге= ров. паямые выходы триггеров .(Оторои соединз;-гы с информационной группой входов,Г!инеЙ1(и ч канъюнкторов, выхо ды которой соединены с первой груп— пой входов линелки 7 сумматоров по модулю лва, вторая группа. вхсдов которой соединена с выходами линеики
5 конъюнкторов, выходы линейки 7 сумматоров по модулю два соединеЬы с входами линейки 1 триггеров, выходы линейки 8 сумматоров по модулю два соединены с входами выходного конъюнктора 3, выход которого соединен с информационным выходом 14, управляющий вход 13 соединен с входами блока 2 управления, второй и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами линеек ч л 6 конъюнкторов, информационный вход 11 соединен с входом переноса линейки 1 триггеров, инверсные выходы триггеров которой соединены с первой группо" входов линейки 8 сумматоров па модулю два, соответствующие выходы которой со динены с информационной группой входов линейки
6 конъюнкторов, дополнительный информационный вход которой соединен с дополнительным входом выходного конъюнктора и с информационным входом 10, выходы линейки 6 конъюнкторов соединены с третьей группой входов линейки 7 сумматоров по модулю два, вход управления линейки 5 конъюнкторов соединен с третьим выходам блока
2 управления, первый выход которого соединен с второй группой входов ли" нейки 8 сумматоров па модулю два, информационный выход 1 соединен с прямыми выходами триггеров линейкл триггеров.
На фиг. 2 обозначены первый и второй элементы И-НЕ 16 и !7, сумматор по модулю два 18,. с первого по четвертый выходы 19 22(.Е, E E> блОка 2 упраВления.
На фиг. 2 первый и второй входы сумматора 18 по модулю два соединены соответственно с входами S „„S блока 2 управления, с прямым и инверсHIIM EIxopdMvi элемента И-НЕ 16 и с
L первым и вторым входами, элемента
И-HE 17, выходы 19-22 блока 2 управления соединены соответственно с выходом элемента И-HE 16, с прямым и инверсным выходами элемента И-НЕ 1, 7 и с выходом сумматора 18 по модулю два.
Блок 2 управления обеспечивает требуемое функционирование всех блоков устройства путем подачи на зти блоки соответствуюших управляющих сигналов.
На фиг. 3 показана временная диаг" рамма управляюших сигналов, вырабаты"
S 15823 ваемых в блоке 2 в соответствии с таблицей.
На фиг. 4 изображена функциональная схема предлагаемого счетчика без
5 блока 2 управления. На фиг. 4 обозначены элементы И 33-34, причем элементы И 23, 26, 29 и 32 составляют линейку 4 конъюнкторов, элементы
И 24, 27, 30, 33 - линейку 5 конъюнкторов, а элементы И 25, 28, 31 и 34линейку 6 конъюнкторов, сумматоры по модулю два 35-38 составляют линейку 7 сумматоров по модулю два, D-триггеры 39-42 - линейку 1 триггеров, сумматоры по модулю два 43
46 - линейку 8 сумматоров по модулю два, а также выходной конъюнктор 47.
На фиг. 4 первые информационные 20 .входы триггеров 39-42 соединены соответственно с выходами сумматоров
35-38 по модулю два, первые входы которых соединены соответственно с выходами элементов И 23, 26, 29 и 32, 25 первые входы которых соединены соответственно с прямыми выходами триг— геров 39-42, вторые информационные входы которых соединены соответственно с информационным входом 11 и с прямыми выходами триггеров 39 — 41, вторые. входы элементов И 23, 26, 29 и 32 соединены с выходом 21 блока 2, информационные входы 9 соединены соответственно с первыми входами элементов И 24, 27, 30 и 33, выходы ко35 торых соединены соответственно с вторыми входами сумматоров 35-38 по модулю два, третьи входы которых соединены соответственно с выходами 40 элементов И 25, 28, 3\ и 34, первые и вторые входы каждого из которых соединены соответствс.нно с выходом 22 блока 2 и информационным входом 10, выход 20 блока 2 соединен с вторыми входами элементов И 24, 27, 30 и 33, управляющий вход 12 соединен с тремя входами синхронизации, каждый из ко" торых соединен с одноименным входом каждого из триггеров 39-Ll2, инверсные выходы которых соединены соответстренно с первыми входами сумматоров
43-46 по модулю два, вторые входыкоторых соединены с выходом 19 блока 2, выходы сумматоров 43-46 по модулю два соединены с. входами выходного конъюнктора 47, дополнительный вход и выход которого соединены соответственно с входом 10 и выходом 14, 54 6 прямые выходы триггеров 39-42 соеди" нены с выходом 15, выход сумматора
43 по модулю два соединен с третьими входами элементов И 28, 31 и 34, вы- ход сумматора 44 по модулю два сое- динен с четвертыми входами элементов
И 3 1 и 34, выход сумматора 45 по модулю два соединен с пятым входом элемента И 34.
Первая линейка 7 сумматоров 35" 38 по модулю два служ т для организацйи на базе D-триггеров нужных для счета
Т-триггеров.
Три линейки 4-6 конъюнкторов совместно с первой линейкой 7 сумматоров по модулю два предназначены для се" лекции режлмов счетчика. Вторая линейка 8 сумматоров 43-46 по модулю два Фактически работает в качестве линейки управляемых повторителей-инверторов.
На фиг. 5 обозначены структуры
И 48-59, структуры ИЛИ 60-63, структуры И 64-71 и структуры ИЛИ 72-75 с прямым и инверсным выходами. Указанные структуры составляют четыре двухступенчатых В-триггера с двумя информацион;::ыми входами и с раздель" ной синхронизацией. Так, например, первая ступень триггера построена на структурах И 48-50 и ИЛИ 60, а вторая ступень — на структурах И 64 и 65 и ИЛИ 72. Первый информационный вход соединен с первым входом струк" туры И 49, второй вход которой соединен с вторым входом синхронизации и с первым инверсным входом структуры
И 50, второй инверсный вход которой соедлнен с первым входом синхронизации и вторым входом структуры И 48, прямой вход структуры И 50 соединен. с первым входом структуры И 64 и с выходом структуры ИЛИ 60, входы которой соединены с выходами структур
И 48-50, третий вход синхронизации соединен с вторым входом структуры
И 64 и с инверсным входом структуры
И 65, прямой вход которой соединен с прямым выходом структуры ИЛИ 72, являющимся прямым выходом триггера, инверсным выходом которого является инверсный выход структуры ИЛИ 72, входы которой . соединены с выходами структур И 64 и 65, Запись информации в триггер с первого информационного входа осуществляется под управлением раздельных сигналов по второму и третьему входам синхронизации, а за.1 8?3 4
q =n+2 входа, ЗО выходной сигнал с i-го триг- CR - сигнал входного переноса.
1 I гера; В общем случае для и-го разряда
Ь вЂ” для cyммирующего счетчика,, (3)
-" для вычитающего счетчика, f Fn 0+ Fo Fs ° ° ° п-1 CR< (Fh +F4 F, 1 батывать сигнал выходного переноса
Одновременно счетчик должен выраI Fo F„F F CRz — Для суммирующего счетчика;
Fo Р1 Рх Ръ- Скг — для вычитающего счетчика, (4) В общем случае при и разрядах
= (Fo F1,F> CR< Для сУммиРУющего счетчика;
F h-1 CRr — для вычитающего счетчика. формулы (1) - (3) показывают, что все разряды работают, несмотря на некоторые различия, в единообразных режимах.
Работу каждого разряда обеспечивают управляющие сигналы, вырабатываемые блоком управления, поэтому предварительно опишем работу блока управленияя °
На вход блока управления (фиг. 2) поступают два сигнала S, и Б, комбинации которых в соответствии с
:таблицей обеспечивают следующие режимы:
Е = S S
Е = Sg S
50 — "Хранение"; — "Обратный счет", E = S 1, — "Прямой счет";
Е" = S S — "Запись! . з
Для практической работы требуются комбинации из сигналов Е", - Е, onпись информации по второму информа-, но. Различие от разряда к разряду ционному входу - под управлением па- структурно выражается только числом рафазных сигналов по первому и треть- входов у конъюнкторов в их третьей ему,входам синхронизации. линейке 6. Конъюнктор в нулевом раэЛинейка 1 триггеров совместно с ряде в этой линейке имеет два входа, тремя линейками 4 - 6 конъюнкторов в первом разряде - три входа, во и первой линейкой 7 сумматоров по втором разряде - четыре входа, в модулю два предназначена для реали- третьем разряде - пять входов и т.д.; зации операций счета и хранения ре- 1ð конъюнктор в п-м разряде в общем зультата счета. случае имеет
Предлагаемый счетчик работает следующим образом. (1)
Структура блока управления и число выходных конъюнкторов не зависят 15 Рассматривая счетчик как конечный от числа разрядов. Остальная аппара- цифровой автомат, можно записать тура (собственно счетчик) четко под- Функции возбуждения памяти автомата разделяется на одноразрядные секции, для каждого его разряда в режиме счекоторые работают во многом аналогич- та:
У
Ео Е СЕт — для суммирующего и вычитающего сче гчи ков;
Ь JF! Е CRÒ вЂ” для суммирующего счетчика1 F1 9 Fo. CR — для вычитающего счетчика; F Q+ Fz F CR — для суммирующего счетчика; (Г Ю F,. F,- СКг — для вычитающего счетчика; (2) F> О+ F,-F F CR — для суммирующего счетчика;
3 Г O+ F, F,. F <-СК вЂ” для вычитающего счетчика;
1582354
1О ределяющие комбинированные режимы работы счетчика:
-f.
Е, = Е
- "Хранение"
"Прямой счет", "Запись! ; — "Счет";
- "Запись", — "Хранение";
"Счет".
Е2Е ЧЕ+- S 0+S
Ез
Е = Е
В режиме записи сигнал Ез = 1 открывает все конъюнкторы второй линейки (конъюнкторы первой и третьей линеек при этом закрыты). В результате сигналы D - D > проходят через открытые конъюнкторы, через сумматоры по модулю два их первой линейки и записываются в соответствующие триггеры ТТ вЂ” ТТ3. Так как все триггеры двухступенчатые, то запись в них производится по двум синхросигналам. В рабочем режиме запись производится по сигналам SYN u SYN 3 соответственно (синхросигнал SYN,, отключен), B диагностическом режймепо сигналам SYN, и SYN 3 соответственно,(синхросигнал $7Б2 отключен), В режиме прямого счета сигнал
Е = 1 открывает конъюнкторы третьей
2 линейки, а сигнал Е > = 1 открывает конъюнкторы первой линейки (конъюнкторы второй линейки при этом закрыты) .
Одновременно сигнал E .= 1 поступает на вторые входы сумматоров по модулю два второй линейки, которые работают в режиме программируемого, инвертора. F.„oáåñïå÷èвает на выходах этих сумматоров наличие сигналов
B результате этого на входы сумматоров по модулю два первой линейки проходят сигналы F — У и сигнал входного переноса CRz.
Схема на фиг. A показывает, что на триггер ТТ, записывается сигнал
h = Fo 9 CRz на триггер TT, - сиг.нал h, = F, Я F, CR ; на триггер
ТТ - сигнал h2 = Г2 9 Fo F, CRZ, на триггер TT3 - сигнал h 3 = Р (+)
Э Fg.F, F
Одновременйо выходной конъюнктор вырабатывает сигнал выходного переноса CRo = Fo.,.,.F,.CR, что и
zé требовалось получить (см. (1) (5) ) °.
В режиме обратного счета сигнал
Е2 = 1 открывает конъюнкторы третьей, линейки, а сигнал Ei - =1 открывает конъюнкторы первой линейки (конъюнк"
10 !
30 торы второй линейки при этом закры= ты). Одновременно сигнал Е 1 = О поступает на вторые входы сумматоров по модулю два второй линейки, которые работают в режиме программируемого инвертора. Е обеспечивает на выходах этих сумматоров наличие сигналов F, — F> В результате этого на входы сумматоров по модулю два первой линейки проходят сигналы
F, — Fs F, — F 2 и сиГна Jl ВхОДнОГО переноса CR
Схема на фиг. 4 показывает, что на триггер ТТ, записывается сигнал
h, = F, 9 CRz, на триггер TT - сиг1
Ч нал hl = F i 6ь Fo CR t > на триггер
9 F СВ, триггер ТГэ сигнал Ьэ = F> Ж Fo
2 CRr.
Кроме того, выходной конъюнктор вырабатывает сигнал выходного переноса CR, = Г F . Р2-Г .СК, что и требовалось получить (см. (1) (5) ) °
В режиме хранения сигнал Е 3 — — 1 открывает конъюнкторы первой линейки. Конъюнкторы второй и третьей линеек при этом закрываются сигналами
Е = О и Е -— О (фиг. 3 и 4). В резупьтате этого сигналы Р, — Г3 проходят через открытые конъюнкторы, через сумматоры по модулю два первой линейки и, таким образом, перезапи" сываются на соответствуюц ие тригге" ры TTO - TT 3 (при появлении соответствующих синхросигналов), что и обеспечивает динамическое хранение данных.
Выдача результата счета осуществ35
4О ляется па выходной шине 15.
Выдача сигнала выходного переноса осуществляется по выходной цепи 14.
45 В предлагаемом устройстве задержка сигнала переноса от входа CR к выходу CR составляет только одну задержку выходного конъюнктора 47, что позволяет повысить быстродейст5(} вие многокаскадного счетчика, построенного на нес кол ь ких предла га емых устройствах.
Изобретение расширяет функциональные возможности предлагаемого уст55 ройства 3а счет наличия режима ПОС ледовательного ввода или вывода информации, что позволяет повысить диагностические возможности устрой.ства. Управляющие сигналы
Режимы
Условное обозначение режимов
Е
Е"
Е
1.
ЕФ
"Хранение"
0 - ) "Запись"
1 Е
УУ(1) 13 1 8 с третьими входами второго, третьего и четвертого элементов И, второй информационный вход соединен с четвертыми входами третьего и четверто- го элементов И и третий информационный вход - с пятым входом четвертого элемента И.
5. Счетчик по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что первая линейка сумматоров по модулю два содержит четыре трехвходовых сумматора по модулю два, а вторая линейка сумматоров по модулю два содержит четыре двухвходовых сумматора по модулю два, выходы сумматоров по модулю два
2354 14 в первой и второй линейках соединены с выходами соответствующих линеек,< сумматоров по модулю два, в первой
5 линейке сумматоров по модулю два первая, вторая и третья группы вхо" дов соединены соответственно,с первыми, вторыми и третьими входами сумматоров по модулю два, во второй линейке сумматоров по модулю два первая группа входов соединена с первыми входами сумматоров по модулю два, вторые входы которых объединены; и соединены с второй группой входов второй линейки сумматоров по модулю два. !
"Обратный счет"
"Счет"
"Прямой счет"
Формула
11
1 8 и з о б р е т е н и я
1. Счетчик, содержащий линейку триггеров, первую, вторую линейки сумматоров по модулю два, первую, Вторую, TpeTblo линеики конbloHKTGpoB, выходной конъюнктор, первый, второй информационные входы, два уп ра вляющих входа, два информационных выхода и лок управления, имеющий первый, второй, третий, четвертый выходы, первый информационный вход соединен с информационной группой входов второй ,линейки конъюнкторов, первый управ, ляющий вход соединен с входами синх;ронизации линейки триггеров, прямые выходы триггеров которой соединены с информационной группой входов пер- вой линейки конъюнкторов, выходы ко, торой соединены с первой группой вхо,дов первой линейки сумматоров по модулю два, вторая группа входов ко-! торой соединена с выходами второй линейки конъюнкторов, выходы первой линейки сумматоров по модулю два соединены с входами линейки тригге- ров, выходы второй линейки сумматоров по модулю два соединены с входами выходного конъюнктора., выход которого соединен с первым информационным выхо дом, второй управляющий вход соединен с входами блока управления, второй и
: четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами, первой и третьей линеек коньюнкторов, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения бьстродействия„ расширения функциональных возможностей и упрощения, в него введен третий информационный вход, который соедичен1 с входом переноса линейки триггеров, в качестве каждого из которых используется D-триггер, инверсные выходы
° триггеров линейки триггеров соединены с первой группой входов второй линейки сумматоров по модулю два, соответствующие выходы которой соединены с информационной группой входов третьей линейки конъюнкторов, дополнительный информационный вход которой соединен с дополнительным входом выходного конъюнктора и с вторым информационным входом, выходы третьей линейки конъюнкторов соединены с третьей Группой входов первой линейки . сумматоров по модулю два, вход, управления второй линейки. конъюнкто. ров соединен с третьим выходом блока .
25,(1
D-триггеров.
3..Счет ик по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок управления содержит два элемента И-HE и сумматор по модулю два, первый, второй входы которого соединены соответственно с входами блока управления, с. прямым и инверсным входами первого элемента И-НЕ и с первым и вторым входами второго элемента И-НЕ, первый, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с выходом первого элемента И-НЕ, с прямым и инверсным выходами второго элемента И-НЕ и с вы" ходом сумматора по модулю два, 4. Счетчик по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что первая, вторая и третья линейки конъюнкторов содержат по четыре элемента И, в первой, второй линейках конъюнкторов информационные входы соединены соответственно с первыми входами элементов И, выходы которых соединены соответственно с выходами пер вой, вт орой линеек конъюнкторов, входы управления которых соединены соответственно с вторыми входами элементов И, в третьей линейке конъюнкторов управляющий вход и дополнительный информационный вход соединены соответственно с первым, вторым входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены с выходами третьей линейки конъюнкторов, первый информационный вход которой соединен
2354 12 управления, первый выход которого соединен с второй группой входов второй линейки сумматоров по модулю два, второй информационный выход соединен с прямыми выходами триггеров линейки триггеров.
2. Счетчик по и. 1, о т л и ч аю ц и и с я тем, что линейка триггеров содержит четыре двухступенчатых D-триггера, каждый из которых имееет три .входа синхронизации и два информационных входа, первый из кото рых соединен с соответствующим входом линейки триггеров, входы синхронизации которой соединены с одноименными тремя входами синхронизации D-триггеров, вторые информационные входы первого, второго, третьего и четвертого Б-триггеров соединены соответственно с входом переноса линейки триггеров, с прямыми выходами первого, второго и третьего
) Е
E) Eg (Di) 9
SVN)rZ
CRó jI0 (F,ft9 (Г,)л (Е ) Ю (Е,)гг 0 Ф
1582354
i I
Составитель B.Ðàíoâ
Техред Л. Серд окова Корректор, В. Гирняк
Редактор А.Огар
Заказ 2097 Тираж 659 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1t3035, Москва, Ж-35, Разыская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101