Коммутационный регистровый элемент

 

- " А Н И

ОП И

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 4460591

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) ЗаЯвлено29. 12.72 (21) 1864363/18-24 (51) Щ Кл

G 06 j 9/02 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Государственный комитет

Совета MHHNGTpoB СССР оо делам иеаоретеннй н открытий Опубликовано 05.10.74Бюллетень № 37 (53) УДК681.325 (088.8) Дата опубликования описания09.02. 76 (?2) Автор: изобретения

А. В. Каляев (71) Заявитель Таганрогский радиотехнический институт (54) КОММУТАЦИОННЫИ РЕГИСТРОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения плоских комму:, тационных регистровых структур, позволяющих образовывать прямолинейные, криволинейные, разветвляющиеся и пересекающиеся регистровые каналы передачи двоичной информации между произвольнымк за- данными 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. Трикон имеет вход и выход, через которые поступает и выдается передаваемая инФормация, а также входы, на которые поступают управляющие сигналы. Под воздействием управляющих сигналов информационные вход и выход трикона либо соеди-. няются, образуя канал передачи информаI . ции, либо размыкаются, прерывая информационньй 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)

1о связями являются: затухание сигналов при прохождении через.трикон, зависящее в значительной степени от разброса характеристик последнего; возникновение помех на отключенном выходе трикона при появ15 пении сигналов на его входетт., некалиброва н ные временные задержки и нфор маци и при прохождении через трикон, сильно зависящие от характеристик последнего.

Эти недостатки являются следствием

20 непрерывной передачи сигналов между входами и выходами триконов.

Кроме того, трикон не позволяет изменять направление переда чи и нформации в пространстве, разветвлять информацию

2б .по нескольким направлениями передавать информацию по двум независимым nepel секаюшимся в пространстве каналам.

Известны также сдвигаюшие регистры, предназначенные для хранения информации ц для дискретной передачи ее под воздей ствием тактовых импульсов в соседние регистры.

В частности такой регистр может состоять из одной ячейки. Ячейка регистра может передавать информацию либо только 16 в прямом, либо в обратном направлении в одну из двух соседних ячеек, непосредственно граничащих с данной. Ячейка регистра не может перестраиваться по заданной программе на разветвление информации 15 пли на изменение пространственного направления ее передачи и не обладает способностью передавать информацию одновременно по двум независимым, пересекаю щимся в пространстве каналам. 2О

06лью изобретения является создание коммутационного регистрового элемента (КРЭ), в котором отсутствует затухание передаваемой информации, устранено появ- . ление помех на отключенных выходах, стро- Я го калибрована и равна одному такту задержка информации при прохождении последней через коммутационный регистровый элемент, и который может в соответствии с сигналами управления передавать инфор- 30 мацию по одному каналу в прямом направлении, разветвлять информацию в двух пространственных направлениях, изменять направление передачи информации, передавать информацию по двум независимым пересекающимся или расходящимся в пространстве каналам и хранить в течение такта информацию, проходящую в одном или двух каналах.

Для этого логическая схема коммутационног0 логического элемента выполнена перестраиваемой, введень. схема управления и два регистра. Причем первый регистр соединен с первым информационным входом перестраиваемой логической схемы, второй — со вторым входом перестраиваемой логической схемы, а выходы схемы управления соединены с управляюшим входом этой логической схемы.

В отличие от ячейки регистра информа- 60 ция в коммутационный регистровый элемент может поступать не только от одного, но также одновременно от двух соседних элементов, а передаваться может сразу в один или два соседних коммутационных регистровых элемента, как по одному, так и по двум независимым каналам.

Передача информации от входа к выходам осу цествляется в коммутационном

1 регистровом элементе логической схемой . @

""ã<Ó tÜ" .УнУр z) У а Уаа) а "1 z " а М а) (З н " Уь ) где Х, Х вЂ” входная двоичная инфор1 2 мация коммуташюнного регистрового элемента;

1 2 у,, у — — выходная двоичная информация КРЭ; у у у

1l 12 21 — управляюшие сигналы, 22 служащие для настройки логической схемы КРЭ.

Все величины Х, Х, У, У,, У у у, и у могут принимать значе12, 9 1 22 ния О или 1.

Под воздействием вектора управляющих сигнанов =(У,г, н,а,ннаг,Ув оиРазуются различные типы выходных функций у,= Р,(м„у,) 4=8, (x,,x,), приведенные в таблице, которые определяют передачу информации от входов к выходам внутри коммутационного регистрового элемента.

Управляющие сигналы

Выходные фу нкции у у у у у у

11 12 21 22 1 2 (а о

Х О (х х, О О

1 О

О О

0 0

О 0

О О

1 О

1 О

1 О

1 О

О 1

О 1

0 1 о

1 1.

О О

Х 0

О О

1 О о

2 1

О О

1 1

О О

1 0

0 1

О Х

Х1 Х2

О О

1 1 0

О О о о

1 О

Х2 Х2

О О

О 1

1 1

0 О

0 О в соответствии со следующими логически.ми функциями:

446059

Коммутационные регистровые элементы, соединенные один с.другим, образуют плоскую коммутационную регистровую структуру, в которой под воздействием управляюших сигналов, подаваемых на коммутационный регистровый элемент, можно синтезировать цепочки независимых один от другого прямолинейных, криволинейных, разветвляющихся и пересекающихся регистрах, которые соединяют заданные произвольные точки структуры и образуют между ними дискретные каналы передачи двоичной информации. Точно также в подобной структуре могут быть образованы и коль-! цевые регистры в общем случае с пересечениями и ответвлениями.

Коммутационные регистровые элементы легко выполняются в виде больших интегральных микроэлектронных схем.

Структура, принципиальная схема и ра- щ бота коммутационного регистрового элемента поясняются чертежами.

На фиг. 1 показано пространственное расположение входов и выходов коммутационного регистрового элемента; на фиг.

2 — блок-схема КРЭ; на фиг. 3 — принципиальная схема КРЭ; на фиг. 4-12схемы образования каналов передачи информации в КРЭ; на фиг. 13 - варианты прохождения информации через КРЭ.

КРЭ имеет два информационных входа

Х и Х и два информационных выхода

1 2

1 2 и У, (фиг. 1). Вход Х и выход У расположены в КРЭ в пространственном й5 отношении на одной прямой. Вход Х и выход у также размещены на одной пря2

r.ìé, перпендикулярной к прямой входа Х

40 и выхода,у

КРЭ (фиг. 2) састоит из ячейки регистра 1, ь которой хранится единичная входная информации X ячейки регистра 2, в которой .хранится входная единичная информация Х2, 35 погической схемы 3, предназначенной для со1 единения выходов ячеек регистра 1 и 2 с выходами КРЭ, и местной схемы управления 4, предназначенной для настройки ло- 50 гнческой схемы и хранения управляющих сигналов КРЭ. !

1рннциииальная схема КРЭ представлена на фиг. 3 и содержит ячейки регистра 1 и 2 для хранения в течение одного 55 такта и последующей передачи входной информации; логическую схему 3 для соединении входов и выходов КРЭ, состояшую из схем диэъюнкции и коньюнкции, и регистр, состоящий из четырех триггеров 60 Т и выполняющий роль местной схемы управлении 4 и устройства хранения управляющих сигналов.

Основной задачей КРЭ является прием информации Х и Х от соседних элемен-" тов, ее хранейие в течение такта и передача без изменений в соседние элементы через выходы ф и J, как без иамене1 .ния пространственного направления, так и с изменением направления, а также беэ разветвления, с разветвлением и пересечением каналов информации.

В зависимости от значения управляющего вектора КРЭ настраивается на вы-! полнение одной иэ функций хранения и передачи информации иэ числа представленных на фиг. 4-12 и в таблице.

В случае появления на входе управления коммутационного логического элемента управляюиего вектора у = 0000 КРЭ настраивается на разъединение информационных входов и выходов, в результате чего информация Х и Х не йропускается

1 2 через коммутационный логический элемент (фиг. 4). Функцию разъединения КРЭ выполняет также в тех случаях, когда на вход управления поступают управляюшие сигналы у = 1010, 1110, 0101, 1101, 1011, 0111 и 1111.

При подаче на схему управления КРЭ

I сигнала у = 1000 этот элемент настраи вается на выполнение функции передачи ин формации в первом .канале (фиг. 5). В этом случае единица информации Х по1 ступает на вход ячейки регистра 1, в которой хранится в течение одного такта, а затем передается в прямолинейном пространственном направлении на вход У и че1 рез него в соответствуюшую ячейку регистра соседнего коммутационного логического элемента подключенную к выходу У . !1е1 редача информации выполняется так же, как это осуществляется при передаче ин-! формации от ячейки к ячейке обычного регистра.

Если на схему управления коммутационного логического элемента поступает сигнал у = 0100, то КРЭ настраивается на выполнение функции пространственного поворота информации в первом канале (фиг. 6). !!ри этом единица информации Х, посту1 пившая в ячейку регистра 1 КРЭ в горизонтальном направлении, выдается в следующем такте через логическую схему 3 в перпендикулярном направлении на выход

У и далее в ячейку регистра коммутационного логического элемента.

446059

В том случае, когда на управляющий вход кол!мутацнонного логического элемента подается сигнал у = 1100, логическая схема 3 КРЭ настраивается на разветвление информации B первом канале (ф)!г. 7).

Единица информации Х, поступившая при этом на вход коммутационного логического элемента в горизонтальном направлении, хранится в ячейке регистра 1 в течение одного такта и выдается затем од16 повременно в двух перпендикулярных пространственных направлениях: в горизонтальном на выход у. и в вертисальном

1 на выход . у, Через выходы у и у. едиш1ца информации Х поступает в ячей1 ки регистра двух соседних КРЭ, расположенных в перпендикулярных направлениях по отношению к данному КРЭ. 20

11ри подаче на схему управления КРЭ сигналы у = 0010 Он настраивается на выполнение функции пространственного пои)рота информации во втором канале (фнг. д). В этом слуяае информация Х 25 поступает в вертикальном направлении на ячейку регистра 2, а выдается через такт в перпендикулярном горизонтальном направпешш ня выход ), и далее в ячейку ре1 гпстра соседце! о )л.РЭ. 30

Если на упряьляюцшй вход КРЭ поступаег сигнал у = 01.!.О, то логическая схема

3 настраивает КРЭ ца реализяцик) функции расхождения информации в первом и втором каналах КГ- Э (фнг. 9). 11ри этом информация в КРЭ поступает одновременно по двум иходыл! Х и Х как и 1 Оризон1 2 тыльном, так и в иергпкальном направлениях. 11оспе хранения единицы информации Х 40

1 в ячейке регистра 1, а единицы информышш Х, и ячейке регистра 2 и следующем

1 «к Ге 11н1(1О()л!с ц11Я KQK В Г!О1)вом, гык и ш) ягором капа)1:.tx КРЭ изменяет пространс. 1 не и и Ое напраиле11!! е и расходи с.я; и цс1)ер- 45 мыцня Х передается на выход У и далее .1 2 и ячейку регистра соседнего f(l Э, я информ)ц)1!! Х. поступает на выход У и дя1 нее в ячейку регистра другого соседнего

КРЭ.

В «пучяе 11ояипеш)н упряипяющсн О векто-ры у -- 0001. логическая схема 3 нястряивае1 КРЭ пы Осу1цестинеиие функции 111)ял1О11 11иреда1и информации без изменеш1я пы11р,11111ен)1я BO втором канале эт Ого эпе,1ен 1 а (фн! . 1 O) . 11pH э1 Ом единица инфе1)а!1111111 Х,. Поступает в ячейку регисгря 2 2

3 ц)111(н 1 t.;H и пей в течение т11к1 я 1! затем

ГС Рлщ) -.1С.11 И ТОМ жЕ ПРОСГРЯНСТВЕЦПОМ На- правлении на выход,7 и далее в ячейку регистра соседнего КРЭ.

При подаче на схему управления КРЭ сигнала у = 1010 логическая схема 3 настраивается на выполнение КРЭ функции пространственного пересечения информации (фиг. 11). В последнем случае информация в КРЭ поступает одновременно по двум входам в перпендикулярных направлениях.

После хранения единицы информации Х

1 в ячейке регистра 1, а единица информации Х в ячейке регистра 2 обе единицы информации передаются без изменения пространственного направпения их движения и без разветвления на выходы КРЭ„инфор мация Х поступает на выход У и далее

1 в ячейку регистра верхнего соседнего КРЭ а информация X2 — на выход у 2 и затем в ячейку регистра второго правого соседнего КРЭ.

Наконец, при появлении последнего иозможного управляющего сигнала v = 0011, логическая схема 3 настраивает КРЭ на реализацию разветвления информации во втором канале. При этом информация в

КРЭ поступает через вход Х и хрыпигся и течение одного такта в ячейке ре1 ис!ра

2. Затем в следующем такте О11я разиегиляется в логической схеме 3 и иыдяегся

1 через выходы у, и у, в двух пернепдиКупярНЫХ НЫПравлецняХ В яЧЕйКИ рЕГ11СГря одновременно диух соседних КРЭ.

Во всех рассмотренных слу1ыях работы КРЭ информация От одного эпемс1н)я к другому передается под иоздс)1!с. l и!1с.л1 тактовых импульсов тяк же, каK (л Одной ячейки обычного регистра к дру) Ой. !!Од воздействием упраипя)ощих сш !шпее «/изменяются лишь пространственные ныправлешья передачи информ )ци», Про!!.)ио.дится разветвпение ипи размыкание каналов передачи в соответствии с девятью вариантами прохс1ждення информации через ,КРЭ (4>ur . 13).

В результате нредпа1 яемой КРЭ ttoзиоляет уц1)ав)1и гь прес!раис твен!П1м направлением дииже1шя информации и осуществлять ферл)1!рован!!е дискретных рег нс гровых кацапов связи между задашн,1л!и гочкс)л111 пространства без загухянси г1ередаияемой 1111форл!11111!и и канапе и с калибровкой задержки информации в каждом элементе. Выходы КРЭ свободны Ог помех, кото(>! !е могут !ц)1!Вести к ножнОЙ переда1 че инф<)рл!я1ц!и в случае появления сш налс)и на входах ря..1омкнутых информяцион446059

10 х, t ныл каналов, что оЬусловлено дискретным принципом Продвижения информации, 1! редмет изобретения с

Коммутационный регистровый элемент, содержаний два регистра, логическую схему и схему управления, о т л и ч аи шийся тем, что, с целью устранения затухания коммутируемой информации,, повышения помехоустойчивости и повышения синхронности передачи информации в нескольких направлениях, логическая схема выполнена перестраиваемой, причем нер; вый регистр соединен с первым информационным входом перестраиваемой логической схемы, второй — co вторым входом перестраиваемой логической схемы, а выходы схемы управлениясоединены с уп) равляюшим входом этой логической схеми

446059

Заказ

Редактор Р Х Техред Н.ХаНЕЕВа Корректор Л,EQRXHHHR

Изд. №: Тираж g/ó Подписное !

ОПИИ!И Государственного комитета Совет» Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

fHll1 „Патент" Москва, Г-59, Бережковская наб., 24