устройство для выборки тактовых сигналов
Классы МПК: | G06F1/04 устройства для генерирования и(или) распределения синхронизирующих импульсов или сигналов, непосредственно образованных этими импульсами |
Автор(ы): | Самусев Анатолий Алексеевич[BY] |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-05-18 публикация патента:
10.07.1997 |
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем управления синхронизацией цифровых вычислительных машин и многопроцессорных систем. Основной целью является сокращение аппаратных затрат по сравнению с прототипом. Указанная цель достигается благодаря тому, что в устройство, содержащее первый селектор, узел управления, n- разрядный регистр управления с соответствующими связями, дополнительно введен второй селектор с новыми связями. Цель достигается тем, что вместо К узлов управления, где К - количество переключаемых тактовых сигналов, используется один узел управления и один дополнительный селектор. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Устройство для выборки тактовых сигналов, содержащее первый селектор, узел управления, n-разрядный регистр управления, где n 1, при К 2, n К, при К>2 (К 3,4.), где К количество выбираемых тактовых сигналов, причем выход тактовых сигналов устройства соединен с выходом первого селектора, информационные входы которого соединены с соответствующими входами тактовых сигналов устройства, управляющий вход данных выборки которого соединен с информационным входом n-разрядного регистра управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй селектор, причем информационные входы второго селектора соединены с соответствующими входами тактовых сигналов устройства, управляющий вход данных выборки которого соединен с управляющим входом второго селектора, выход которого соединен с первым входом управления, второй вход которого соединен с входом разрешения выборки устройства, а первый выход узла управления соединен с входом разрешения переключения n-разрядного регистра управления, выход которого соединен с управляющим входом первого селектора, вход блокировки которого соединен с вторым выходом узла управления. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел управления содержит первый и второй D-триггеры, первый и второй элементы НЕ, элемент И НЕ, причем первый управляющий вход узла управления соединен с входом разрешения переключения первого D-триггера и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с входом разрешения переключения второго D-триггера, информационный вход которого соединен с выходом первого D-триггера, а выход второго D-триггера соединен с первым входом элемента И НЕ, выход которого соединен с вторым выходом узла управления, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И НЕ и инверсным выходом второго элемента НЕ, прямой выход которого соединен с информационным входом первого D-триггера, а вход второго элемента НЕ соединен с вторым входом узла управления.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении системы управления синхронизацией цифровых вычислительных машин и многопроцессорных систем. Известно устройство /1/ переключения генераторов тактовых частот, содержащее элементы задержки, первый и второй элементы НЕ, селектор, узел контроля (или управления), содержащий первый и второй D-триггеры, элемент задержки, элемент эквивалентности, элемент исключающего ИЛИ. Указанное устройство имеет ограниченную область применения, т.к. в нем предусмотрено переключение на второй генератор тактовых частот только при отказе первого генератора тактовых частот. Указанное устройство нельзя использовать, если тактовые импульсы разных генераторов формируются асинхронно относительно друг друга, т.к. в этом случае на выходе при переключении может формироваться укороченный промежуток между импульсами, что является недопустимым, т.к. может привести к нарушению работы внешней системы. Рассматриваемое устройство нельзя использовать и в случае переменных частот переключаемых тактовых сигналов, т. к. в нем использованы линии задержки, жестко "привязанные" к периоду следования тактовых импульсов. Подобные (описанному) технические решения при указанных ограничениях области применения можно использовать для построения устройств выборки тактовых сигналов (также как и известное техническое решение по патенту США /2/, предусмотрев предварительно останов синхронизации внешней системы в определенный момент и формирование управляющих сигналов переключения автономно (независимо) от синхронизации внешней системы, что также ограничивает область применения указанных известных технических решений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для выборки тактовых сигналов /3/, содержащее селектор, К узлов управления, где K количество выбираемых тактовых сигналов (или генераторов тактовых частот) и n разрядный управляющий регистр, где n 1, при К 2, п К, при К > 2 (К 3, 4,), причем выход тактовых сигналов устройства соединен с выходом селектора, информационные входы которого соединены с соответствующими входами тактовых сигналов устройства, управляющий вход данных выборки которого соединен с информационным входом п разрядного управляющего регистра. В указанном устройстве в ответ на изменение данных выборки управляющая схема (из К узлов управления) без существенной задержки меняет значение соответствующего сигнала выборки с уровнем выборки на нейтральный уровень (в момент окончания действия импульса ранее выбранного сигнала на выходе устройства), а затем переводит другой сигнал выборки с нейтрального уровня на уровень выборки после задержки по меньшей мере на время, равное длительности сигнала. Указанное известное устройство характеризуется большими аппаратными затратами, связанными с необходимостью для каждого тактового сигнала использовать один (свой) узел управления, содержащий два D триггера, элемент НЕ, пять элементов И НЕ. Указанное устройство имеет также ограниченную область применения из-за необходимости быстро (в течение действия импульса на выходе тактового сигнала) изменять состояние управляющих входов данных выборки устройства. Например в ЭВМ ЕС 1130 состояния управляющих входов данных выборки могут изменяться с помощью колец сканирования. При этом на время продвижения информации по кольцам сканирования требуется блокировать вход синхронизации (вход C, импульс ФSTC 0 см. фиг.) управляющего регистра (триггера в прототипе, т.к. K 2), что требует дополнительных аппаратных затрат. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение выборки тактовых сигналов, так же, как в прототипе /3/, но при меньших аппаратных затратах и при возможности установки состояний управляющих входов данных выборки в течение производного времени (и как в прототипе, и при использовании колец сканирования). Основной целью изобретения является сокращение аппаратных затрат. Указанная цель достигается благодаря тому, что устройство для выборки тактовых сигналов, содержащее первый селектор, узел управления, n разрядный регистр управления, где![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084016/2084016-2t.gif)
выбираемых тактовых сигналов, причем выход тактовых сигналов устройства соединен с выходом первого селектора, информационные входы которого соединены с соответствующими входами тактовых сигналов устройства, управляющий вход данных выборки которого соединен с информационным входом n разрядного регистра управления, дополнительно содержит второй селектор, причем информационные входы второго селектора соединены с соответствующими входами тактовых сигналов устройства, управляющий вход данных выборки которого соединен с управляющим входом второго селектора, выход которого соединен с первым входом узла управления, второй вход которого соединен со входом разрешения выборки устройства, а первый выход узла управления соединен со входом разрешения переключения n разрядного регистра управления, выход которого соединен с управляющим входом первого селектора, вход блокировки которого соединен со вторым выходом узла управления. Цель сокращение аппаратных затрат усиливается также благодаря тому, что узел управления содержит первый и второй D-триггеры, первый и второй элементы НЕ, элемент И-НЕ, причем первый управляющий вход узла управления соединен со входом разрешения переключения первого D-триггера и со входом первого элемента НЕ, выход которого соединен со входом разрешения переключения второго D-триггера, информационный вход которого соединен с выходом первого D- триггера, в выход второго D-триггера соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен со вторым выходом узла управления, первый выход которого соединен со вторым входом элемента И-НЕ и с инверсным выходом второго элемента НЕ, прямой выход которого соединен с информационным входом первого D-триггера, а вход второго элемента НЕ соединен со вторым входом узла управления. Возможны другие функциональные схемы узла управления, в меньшей или большей степени усиливающие основной технический результат, которые в патенте не рассматриваются. Благодаря связи второго управляющего входа и первого выхода узла управления со входом разрешения переключения регистра управления обеспечивается блокировка переключения регистра управления и, следовательно, первого селектора на время установки новых значений сигналов на управляющих входах данных выборки. При этом благодаря введению второго селектора осуществляется подключение к его выходу выбираемого тактового сигнала. Во время переключения на выходе второго селектора возможны искажения сигнала, которые не влияют на работу системы и устройства благодаря указанной блокировке. После завершения установки новых значений сигналов на управляющих входах данных выборки снимается указанная блокировка и осуществляется переключение управляющего регистра. При этом на выходе второго селектора начинает формироваться без искажения выбираемый тактовый сигнал, под управлением которого в момент исчезновения действующего значения импульса на выходе тактовых сигналов устройства и установки в этот момент на входе разрешения выборки устройства сигнала запрещения выборки осуществляется блокировка первого селектора на время действия, не большее длительности выбранного тактового сигнала (как в прототипе). Но так как вместо узла управления для каждого выбираемого тактового сигнала используется один (общий) узел управления и дополнительный селектор, для построения которых требуется меньше аппаратных затрат, то достигается технический результат изобретения - сокращение аппаратных затрат. Так, при K 2 для построения известного устройства требуется 5 D-триггеров, 10 элементов И-НЕ, 2 элемента НЕ, один элемент 2И-ИЛИ (для селектора). Для построения предлагаемого устройства (см. описание ниже) в рассматриваемом случае требуется 3 D-триггера, 2 элемента И-НЕ, 2 элемента НЕ, что примерно в 2 раза меньше аппаратных затрат, чем для известного устройства. На фиг.1 дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 один из вариантов функциональной схемы узла управления; на фиг.3 вариант функциональной схемы первого селектора (при K 2); на фиг.4 временная диаграмма работы устройства. Цифрами на фиг. 1 фиг.4 обозначены: 1 узел управления; 2 n-разрядный регистр управления, где
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084016/2084016-3t.gif)
где K количество выбираемых тактовых сигналов (или входов тактовых сигналов устройства); 3 первый селектор; 4 второй селектор; 5 - информационные входы первого и второго селекторов, соответствующие входы тактовых сигналов устройства; 6 управляющий вход данных выборки устройства, информационный вход n-разрядного регистра управления, управляющий вход второго селектора; 7 вход разрешения выборки устройства, второй вход узла управления; 8 первый выход узла управления, вход разрешения переключения регистра 2; 9 второй выход узла управления, вход блокировки первого селектора; 10 выход второго селектора, первый вход узла управления; 11 - выход регистра 2, информационный вход селектора 3; 12 выход тактовых сигналов устройства, выход селектора 3; 13 элемент НЕ с парафазным выходом в узле 3; 14, 15 соответственно первый и второй D- триггеры в узле 1; 16 - элемент И-НЕ в узле 1; 17 элемент НЕ в узле 1; 18 прямой выход элемента 13, информационный вход триггера 14; 19 первый вход элемента 16, выход триггера 15; 20 элемент И-НЕ с парафазным выходом в селекторе 3; 21 - элемент 2И-ИЛИ в селекторе 3. На фиг.1 и фиг.4 буквенные обозначения f1.fk и f0 означают тактовые сигналы (частоты) соответственно на 1-ом K-ом входах и выходе тактовых сигналов устройства. Временная диаграмма на фиг.4 приведена для случая наличия только двух входов тактовых сигналов устройства. Временная диаграмма для произвольного K аналогична, с тем отличием, что входы 6 и 11 являются многоразрядными, на одном из разрядов которых устанавливается логическая единица, выбирающая один тактовый сигнал, а на остальных разрядах входов 6, 11 устанавливается логический ноль, блокирующий не выбранные тактовые сигналы. Цифрами на фиг. 4 обозначаются входы, значения сигналов на которых отображаются. Стрелками обозначается последовательность установки значений сигналов. Буквами
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
![устройство для выборки тактовых сигналов, патент № 2084016](/images/patents/388/2084015/964.gif)
Класс G06F1/04 устройства для генерирования и(или) распределения синхронизирующих импульсов или сигналов, непосредственно образованных этими импульсами