[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2761135C1 - Counter with saving the number of units - Google Patents

Counter with saving the number of units Download PDF

Info

Publication number
RU2761135C1
RU2761135C1 RU2020143832A RU2020143832A RU2761135C1 RU 2761135 C1 RU2761135 C1 RU 2761135C1 RU 2020143832 A RU2020143832 A RU 2020143832A RU 2020143832 A RU2020143832 A RU 2020143832A RU 2761135 C1 RU2761135 C1 RU 2761135C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
external
inputs
input
counter
multiplexer
Prior art date
Application number
RU2020143832A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Владимирович Чугунков
Игорь Михайлович Ядыкин
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Priority to RU2020143832A priority Critical patent/RU2761135C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761135C1 publication Critical patent/RU2761135C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K23/00Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
    • H03K23/40Gating or clocking signals applied to all stages, i.e. synchronous counters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: computer technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of computer technology and automation. The counter with the preservation of the number of units contains external inputs of the device D3, D2, D1, D0, external control inputs Y1, Y0, external outputs of the device Q3, Q2, Q1, Q0, external transfer output CR, synchronous D-triggers with work permit input CE 13, 12, 11, 10, multiplexers 23, 22, 21, 20, logic element OR-NOT 3, a two-bit binary counter 4, as well as an external input of work permits 5 and an external synchronization input 6.
EFFECT: ensuring that a given number of units can be stored in sets of consecutive counter states.
1 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики, предназначено для генерации многовыходных кодовых комбинаций и может быть использовано в задачах криптографии и задачах минимизации с помощью аппарата линейного программирования.The invention relates to the field of computer technology and automation, is intended to generate multi-output code combinations and can be used in cryptography problems and minimization problems using a linear programming apparatus.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

Известен счетчик с переменным модулем счета (Схемотехника ЭВМ. Сборник задач: учебное пособие. - М.: НИЯУ МИФИ, 2012. - 240 с., рис. 72, с. 79-81), содержащий счетчик, схему сравнения и элемент ИЛИ, причем выходы счетчика соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с внешними входами задания модуля счета, а выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к внешнему входу начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединен с входом синхронной установки счетчика в нулевое состояние. Данный счетчик позволяет оперативно изменять (программировать) модуль пересчета.A counter with a variable counting module is known (Computer circuitry. Collection of tasks: textbook. - M .: NRNU MEPhI, 2012. - 240 p., Fig. 72, p. 79-81), containing a counter, a comparison circuit and an OR element, moreover, the outputs of the counter are connected to the first group of inputs of the comparison circuit, the second group of inputs of which is connected to the external inputs of the setting of the counting module, and the output of the comparison circuit is connected to the first input of the OR element, the second input of which is connected to the external input of the initial setting, and the output of the OR element is connected to input of synchronous setting of the counter to zero state. This counter allows you to quickly change (program) the conversion module.

Недостатком данного устройства является формирование последовательных двоичных наборов, которые не сохраняют количество единичных бит.The disadvantage of this device is the formation of sequential binary sets that do not preserve the number of single bits.

Известен счетчик групповой структуры с переменным модулем (RU №2617329 С1, МПК H03K 23/40, G06F 17/00, заявлен 21.03.2016, публикован 24.04.2017, Бюл. №12) содержащий группу из N счетчиков 11, 12, …, 1n, первую группу из N схем сравнения 21, 22, …, 2n, группу из N-1 сумматоров 31, 32, …, 3n-1, вторую группу из N схем сравнения 41, 42, …, 4n, первую группу из N элементов ИЛИ 51, 52, …, 5n, вторую группу из N элементов ИЛИ 61, 62, …, 6n, дешифратор 7, мультиплексор 8, группу из N внешних входов задания модулей счета 91, 92, …, 9n, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, внешний вход разрешения работы 14, группу из N внешних выходов 151, 152, …, 15n, внешний выход переноса счетчика 16. Алгоритм работы счетчика основан на установке в нулевое состояние младших групп счетчика при достижении в текущей группе значения суммарного модуля МА.A known counter of a group structure with a variable module (RU No. 2617329 C1, IPC H03K 23/40, G06F 17/00, declared 03.21.2016, published 04.24.2017, bull. No. 12) containing a group of N counters 1 1 , 1 2 , ..., 1 n , the first group of N comparison circuits 2 1 , 2 2 , ..., 2 n , a group of N-1 adders 3 1 , 3 2 , ..., 3 n-1 , the second group of N comparison circuits 4 1 , 4 2 , ..., 4 n , the first group of N elements OR 5 1 , 5 2 , ..., 5 n , the second group of N elements OR 6 1 , 6 2 , ..., 6 n , decoder 7, multiplexer 8, group of N external inputs for setting the counting modules 9 1 , 9 2 , ..., 9 n , external inputs for setting the total counting module 10, external inputs for setting the number of counters 11, external synchronization input 12, external reset input 13, external operation enable input 14, group of N external outputs 15 1 , 15 2 , ..., 15 n , external transfer output of the counter 16. The counter operation algorithm is based on setting the lower counter groups to zero when the total module value in the current group is reached MA.

Недостатком данного устройства является формирование последовательных двоичных наборов, которые не сохраняют количество единичных бит.The disadvantage of this device is the formation of sequential binary sets that do not preserve the number of single bits.

Известен генератор m-разрядных двоичных последовательностей с неубывающим числом единиц (описан в Устройстве для решения комбинаторных задач SU №1672466 Α1, МПК G06F 15/20, заявлено 31.05.1989, опубликовано 23.08.1991, Бюл. №31 и в Устройстве для вычисления комбинаторных функций RU №2006934 С1, МПК G06F 15/20, заявлено 01.07.1991, опубликовано 30.01.1994), содержащий группу из m загрузочных триггеров с прямыми и инверсными выходами и начальной установкой в начальное состояние, треугольную матрицу (из m столбцов и m строк) разрядных триггеров с начальной установкой в нулевое состояние, группы элементов И и элементов ИЛИ, которые также образуют треугольные матрицы, и группу выходных элементов ИЛИ, объединяющие прямые выходы триггеров в разрядных столбцах треугольной матрицы.A known generator of m-bit binary sequences with a non-decreasing number of ones (described in the Device for solving combinatorial problems SU No. 1672466 Α1, IPC G06F 15/20, declared 05/31/1989, published 08/23/1991, Bull. No. 31 and in the Device for calculating combinatorial functions RU No. 2006934 C1, IPC G06F 15/20, declared 07/01/1991, published 01/30/1994), containing a group of m boot triggers with direct and inverse outputs and initial setting in the initial state, a triangular matrix (of m columns and m rows ) bit triggers with an initial setting to zero, a group of AND elements and OR elements, which also form triangular matrices, and a group of OR output elements, combining the direct outputs of the triggers in the bit columns of the triangular matrix.

Недостатком данного устройства являются большие аппаратные затраты и низкое быстродействие, что связано с последовательным формированием следующего состояния последовательности.The disadvantages of this device are large hardware costs and low performance, which is associated with the sequential formation of the next state of the sequence.

Наиболее близким устройством, того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, является принятый за прототип, счетчик групповой структуры с сохранением количества единиц в группах (RU №2736704 С1, МПК H03K 23/40, G06F 17/00, заявлен 17.03.2020, опубликован 19.11.2020, Бюл. №32) содержащий внешнюю входную N разрядную шину данных DI, внешнюю выходную N разрядную шину QO, группу из G групповых счетчиков 11, 12, …, 1g, первую группу из G элементов И 21, 22, …, 2g, группу из G элементов ИЛИ 31, 32, …, 3g, блок межгрупповых переносов 4, внешний вход синхронизации CLK, внешние входные G разрядные шины разрешения загрузки в группы EL, параллельного счета групп ЕР и последовательного счета групп ЕС, внешний выход переноса СО. Каждый из групповых счетчиков 1i (где i = 1, …, G) состоит (Ki) разрядов (где N = K1+K2+…+KG) и содержит из (Ki) D-триггеров 51, 52, 5(Ki), формирователь переноса 6, группу из (Ki) формирователей кода с сохранением количества единиц 71, 72, …, 7(Ki), группу из (Ki) мультиплексоров MX 81, 82, …, 8(Ki), элемент ИЛИ 9 и внутреннюю (Ki) разрядную шину QT выходов триггеров.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of a set of features is adopted as a prototype, a counter of the group structure with the preservation of the number of units in groups (RU # 2736704 C1, IPC H03K 23/40, G06F 17/00, declared 03/17/2020, published on November 19, 2020, bull. No. 32) containing an external input N-bit data bus DI, an external output N-bit bus QO, a group of G group counters 1 1 , 1 2 , ..., 1 g , the first group of G elements AND 2 1 , 2 2 , ..., 2 g , a group of G elements OR 3 1 , 3 2 , ..., 3 g , block of intergroup transfers 4, external synchronization input CLK, external input G bit buses permitting loading into EL groups, parallel counting of EP groups and sequential counting of EU groups, external CO transfer output. Each of the group counters 1i (where i = 1, ..., G) consists of (Ki) bits (where N = K1 + K2 + ... + KG) and contains (Ki) D-flip-flops 5 1 , 5 2 , 5 (Ki) , a transfer generator 6, a group of (Ki) code generators with the preservation of the number of units 7 1 , 7 2 , ..., 7 (Ki) , a group of (Ki) multiplexers MX 8 1 , 8 2 , ..., 8 (Ki) , an element OR 9 and internal (Ki) bit line QT of the trigger outputs.

Недостатком данного устройства является выполнение переходов для каждого входного набора единиц Ki только по одному графу переходов и большие аппаратные затраты на формирование кода следующего состояния.The disadvantage of this device is the execution of transitions for each input set of units Ki only one transition graph and large hardware costs for the formation of the next state code.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Задачей изобретения является разработка аппаратных средств, которые сохраняют количество единиц в последовательных состояниях счетчика.An object of the invention is to provide hardware that stores the number of ones in successive counter states.

В задачах криптографии при формировании блочных шифров устройство предназначено для реализации операций рассеивания и перемешивания в наборах раундовых функций при одновременной параллельной обработке нескольких групп данных по различным графам переходов.In the problems of cryptography in the formation of block ciphers, the device is designed to implement scattering and mixing operations in sets of round functions with simultaneous parallel processing of several groups of data on different transition graphs.

В комбинаторных задачах и задачах целочисленного линейного программирования устройство предназначено для генерации перестановок без повторов.In combinatorial and integer linear programming problems, the device is designed to generate permutations without repetitions.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала средств того же назначения, в части возможности сохранения заданного количества единиц в наборах последовательных состояний счетчика, управлять выбором графа перехода для состояний счетчика и уменьшение аппаратных затрат.The technical result of the invention is to expand the arsenal of tools for the same purpose, in terms of the ability to save a given number of units in sets of sequential counter states, to control the selection of the transition graph for counter states and to reduce hardware costs.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что счетчик с сохранением количества единиц содержит внешние входы устройства D3, D2, D1, D0, внешние управляющие входы Y1, Y0, внешние выходы устройства Q3, Q2, Q1, Q0, внешний выход переноса CR, синхронные D-триггеры с входом СЕ разрешения работы 13, 12, 11, 10, мультиплексоры 23, 22, 21, 20, логический элемент ИЛИ-НЕ 3, двухразрядный двоичный счетчик 4, а также содержит внешний вход разрешения работы 5 и внешний вход синхронизации 6,The specified technical result in the implementation of the invention is achieved in that the counter, while maintaining the number of units, contains external inputs of the device D3, D2, D1, D0, external control inputs Y1, Y0, external outputs of the device Q3, Q2, Q1, Q0, external transfer output CR, synchronous D-flip-flops with CE input enable operation 1 3 , 1 2 , 1 1 , 1 0 , multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 , NOR gate 3, two-digit binary counter 4, and also contains an external operation enable input 5 and external synchronization input 6,

причем внешние входы устройства D3, D2, D1, D0 соединены с нулевыми входами соответствующих мультиплексоров 23, 22, 21, 20,moreover, the external inputs of the device D3, D2, D1, D0 are connected to the zero inputs of the corresponding multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 ,

внешний вход разрешения работы 5 и внешний вход синхронизации 6 соединены с соответствующими одноименными входами СЕ разрешения работы и входами С синхронизации D-триггеров 13, 12, 11 10 и двоичного счетчика 4,external input of work enable 5 and external input of synchronization 6 are connected to the corresponding inputs of the same name for the enable of work and inputs C of synchronization of D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 and binary counter 4,

внешние управляющие входы Y1, Y0 соединены с соответствующими адресными входами S1, S0 мультиплексоров 23, 22, 21, 20 и подключены к первому и второму входам логического элемента ИЛИ-НЕ 3, выход которого соединен с входом R синхронной установки счетчика 4 в нулевое состояние, выход которого является внешним выходом переноса CR,external control inputs Y1, Y0 are connected to the corresponding address inputs S1, S0 of multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 and connected to the first and second inputs of the OR-NOT logic element 3, the output of which is connected to the input R of the synchronous setting of the counter 4 to the zero state, the output of which is the external carry output CR,

кроме того, выход D-триггера 13 соединен с первым и вторым информационными входами мультиплексора 22 и третьим информационным входом мультиплексора 21,in addition, the output of the D-flip-flop 1 3 is connected to the first and second information inputs of the multiplexer 2 2 and the third information input of the multiplexer 2 1 ,

выход D-триггера 12 соединен с первым информационным входом мультиплексора 21, а также соединен со вторым и с третьим информационными входами мультиплексора 20,the output of the D-flip-flop 1 2 is connected to the first information input of the multiplexer 2 1 , and is also connected to the second and third information inputs of the multiplexer 2 0 ,

выход D-триггера 11 соединен со вторым информационным входом мультиплексора 23, с третьим информационным входом мультиплексора 22, и с первым информационным входом мультиплексора 20,the output of the D-flip-flop 1 1 is connected to the second information input of the multiplexer 2 3 , to the third information input of the multiplexer 2 2 , and to the first information input of the multiplexer 2 0 ,

выход D-триггера 10 соединен с первым и третьим информационными входами мультиплексора 23 и со вторым информационным входом мультиплексора 21,the output of the D-flip-flop 1 0 is connected to the first and third information inputs of the multiplexer 2 3 and to the second information input of the multiplexer 2 1 ,

причем выходы мультиплексоров 23, 22, 21, 20 соединены с входами D соответствующих D-триггеров 13, 12, 11 10, выходы которых являются соответствующими внешними выходами устройства Q3, Q2, Q1, Q0.moreover, the outputs of the multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 are connected to the inputs D of the corresponding D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 , the outputs of which are the corresponding external outputs of the device Q3, Q2, Q1, Q0.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого счетчика с сохранением количества единиц. На фиг. 2 приведено условное графическое обозначение предлагаемого счетчика. В таблице 1 приведены выполняемые микрооперации счетчика. В таблице 2 приведены задаваемые графы переходов счетчика.FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed counter while maintaining the number of units. FIG. 2 shows a conventional graphic designation of the proposed meter. Table 1 shows the counter micro-operations performed. Table 2 shows the specified transition graphs of the counter.

На фиг. 1-2, в таблицах 1-2 и в тексте приняты следующие обозначения:FIG. 1-2, in tables 1-2 and in the text the following designations are accepted:

D3, D2, D1, D0 - внешние входы устройства,D3, D2, D1, D0 - external inputs of the device,

Y1, Y0 - внешние управляющие входы,Y1, Y0 - external control inputs,

Q3, Q2, Q1, Q0 - внешние выходы устройства,Q3, Q2, Q1, Q0 - external outputs of the device,

CR - внешний выход переноса,CR - external carry output,

G - графы переходов,G - transition graphs,

V1, V2, V3 - варианты коммутации межразрядных цепей переноса,V1, V2, V3 - options for switching inter-bit transfer circuits,

С - синхровходы счетчика СТ и триггеров Т,С - sync inputs of the CT counter and T triggers,

СЕ - входы разрешения работы,CE - work permit inputs,

CR - внешний выход переноса,CR - external carry output,

СТ - двухразрядный двоичный счетчик,CT - two-digit binary counter,

D - информационный вход триггера,D - information input of the trigger,

K - количество единиц,K - number of units,

MX - мультиплексор,MX - multiplexer,

N=4 - количество разрядов,N = 4 - number of digits,

R - синхронный вход установки триггера в нулевое состояние, S1, S0 - адресные входы мультиплексоров, Τ - триггер.R - synchronous input of setting the trigger to zero state, S1, S0 - address inputs of multiplexers, Τ - trigger.

13, 12, 11 10 - синхронные D-триггера с входом СЕ разрешения работы,1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 - synchronous D-flip-flops with CE input of work enable,

23, 22, 21, 20 - мультиплексоры,2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 - multiplexers,

3 - логический элемент ИЛИ-НЕ,3 - logical element OR-NOT,

4 - двухразрядный двоичный счетчик,4 - two-digit binary counter,

5 - внешний вход разрешения работы СЕ,5 - external input for permission to work CE,

6 - внешний вход синхронизации С.6 - external synchronization input C.

Счетчик с сохранением количества единиц содержит внешние входы устройства D3, D2, D1, D0, внешние управляющие входы Y1, Y0, внешние выходы устройства Q3, Q2, Q1, Q0, внешний выход переноса CR, синхронные D-триггеры с входом СЕ разрешения работы 13, 12, 11 10, мультиплексоры 23, 22, 21, 20, логический элемент ИЛИ-НЕ 3, двухразрядный двоичный счетчик 4, а также содержит внешний вход разрешения работы 5 и внешний вход синхронизации 6.The counter keeping the number of units contains external device inputs D3, D2, D1, D0, external control inputs Y1, Y0, external device outputs Q3, Q2, Q1, Q0, external transfer output CR, synchronous D-flip-flops with CE input of enable 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 , multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 , OR-NOT logic gate 3, two-bit binary counter 4, and also contains an external enable input 5 and an external synchronization input 6.

Внешние входы устройства D3, D2, D1, D0 соединены с нулевыми входами соответствующих мультиплексоров 23, 22, 21, 20.The external inputs of the device D3, D2, D1, D0 are connected to the zero inputs of the corresponding multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 .

Внешний вход разрешения работы 5 и внешний вход синхронизации 6 соединены с соответствующими одноименными входами СЕ разрешения работы и входами С синхронизации D-триггеров 13, 12, 11 10 и двоичного счетчика 4.External input of work enable 5 and external input of synchronization 6 are connected to the corresponding inputs of the same name of the enable of work and inputs C of synchronization of D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 and binary counter 4.

Внешние управляющие входы Y1, Y0 соединены с соответствующими адресными входами S1, S0 мультиплексоров 23, 22, 21, 20 и подключены к первому и второму входам логического элемента ИЛИ-НЕ 3. Выход логического элемента ИЛИ-НЕ 3 соединен с входом R синхронной установки счетчика 4 в нулевое состояние, выход которого является внешним выходом переноса CR.External control inputs Y1, Y0 are connected to the corresponding address inputs S1, S0 of multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 and connected to the first and second inputs of the OR-NOT logic element 3. The output of the OR-NOT logic element 3 is connected to the input R synchronously setting the counter 4 to zero, the output of which is the external transfer output CR.

Выход D-триггера 13 соединен с первым и вторым информационными входами мультиплексора 22 и третьим информационным входом мультиплексора 21.The output of the D-flip-flop 1 3 is connected to the first and second information inputs of the multiplexer 2 2 and the third information input of the multiplexer 2 1 .

Выход D-триггера 12 соединен с первым информационным входом мультиплексора 21, а также соединен со вторым и с третьим информационными входами мультиплексора 20.The output of the D-flip-flop 1 2 is connected to the first information input of the multiplexer 2 1 , and is also connected to the second and third information inputs of the multiplexer 2 0 .

Выход D-триггера 11 соединен со вторым информационным входом мультиплексора 23, с третьим информационным входом мультиплексора 21, и с первым информационным входом мультиплексора 20.The output of the D-flip-flop 1 1 is connected to the second information input of the multiplexer 2 3 , to the third information input of the multiplexer 2 1 , and to the first information input of the multiplexer 2 0 .

Выход D-триггера 10 соединен с первым и третьим информационными входами мультиплексора 23 и со вторым информационным входом мультиплексора 21.The output of the D-flip-flop 1 0 is connected to the first and third information inputs of the multiplexer 2 3 and to the second information input of the multiplexer 2 1 .

Выходы мультиплексоров 23, 22, 21, 20 соединены с входами D соответствующих D-триггеров 13, 12, 11 10.The outputs of the multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 are connected to the D inputs of the corresponding D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 .

Выходы D-триггеров13, 12, 11 10 являются соответствующими внешними выходами устройства Q3, Q2, Q1, Q0.Outputs of D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 are the corresponding external outputs of the device Q3, Q2, Q1, Q0.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Принцип работы предлагаемого устройства состоит в следующем. Предлагаемый счетчик позволяет генерировать на внешних выходах Q счетчика N разрядные кодовые комбинации (N=4), в которых сохраняется заданное количество единиц К. При этом в устройстве можно задавать (программировать) единичные значения на соответствующих внешних входах данных D3, D2, D1, D0 (К≤N).The principle of operation of the proposed device is as follows. The proposed counter allows generating N bit code combinations (N = 4) at the external outputs Q of the counter, in which a given number of K units are stored. In this case, the device can be set (programmed) single values at the corresponding external data inputs D3, D2, D1, D0 (K≤N).

Предлагаемый счетчик реализован на четырех синхронных D-триггерах 13, 12, 11 10. На внешних управляющих входах Y1, Y0 задается номер варианта (V1, V2 или V3) коммутации межразрядных цепей переноса или режим начальной загрузки. В таблице 1 приведены выполняемые микрооперации (загрузка или сдвиг) и цепи межразрядных переносов. Например, вариант V1 и 0-3-2-1-0 соответствует следующим межразрядным сдвигам: из 0-го разряда в 3-й разряд, из 3-го разряда во 2-й разряд, из 2-го разряда в 1-й разряд и из 1-го разряда в 0-й разряд. Все межразрядные сдвиги осуществляются одновременно по фронту 0/1 синхросигналов С на внешнем входе 6.The proposed counter is implemented on four synchronous D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 . On the external control inputs Y1, Y0, the option number (V1, V2 or V3) of inter-bit transfer circuits switching or the boot mode is set. Table 1 shows the micro-operations performed (load or shift) and inter-bit transfer chains. For example, variant V1 and 0-3-2-1-0 correspond to the following interdigit shifts: from the 0th digit to the 3rd digit, from the 3rd digit to the 2nd digit, from the 2nd digit to the 1st discharge and from 1st digit to 0th digit. All inter-bit shifts are carried out simultaneously on the 0/1 edge of C sync signals at external input 6.

Счетчик осуществляет переходы в соответствии с графами состояний при единичном значении разрешающего сигнала СЕ на внешнем входе 5 в соответствии с графами состояний G. Функционирование счетчика приведено в таблице 2 в виде графов переходов G, последовательности состояний. В вершинах графа указаны значения десятичных кодов состояний выходов Q (Q3 старший разряд, Q0 - младший). В номере графа G первая цифра указывает количество единиц в состояниях, а вторая - порядковый номер. Например, граф G25 - в разрядах Q3, …, Q0 кода состояний содержится две единицы, а цифра 5 - порядковый номер графа. В начальное состояние (первая левая вершина графа) счетчик устанавливается в режиме загрузки (Y1=0, Υ0=0). Одноименные графы G в таблице 2 указывают на одинаковую последовательность переходов между состояниями.The counter makes transitions in accordance with the graphs of states at a single value of the enable signal CE at the external input 5 in accordance with the graphs of states G. The functioning of the counter is shown in Table 2 in the form of graphs of transitions G, a sequence of states. The vertices of the graph indicate the values of the decimal status codes of the outputs Q (Q3 is the most significant bit, Q0 is the least significant one). In the number of column G, the first digit indicates the number of units in states, and the second indicates the ordinal number. For example, column G25 - the status code bits Q3,…, Q0 contain two units, and digit 5 is the ordinal number of the column. The counter is set to the initial state (the first left vertex of the graph) in the loading mode (Y1 = 0, Υ0 = 0). Columns G of the same name in Table 2 indicate the same sequence of transitions between states.

При одной единице (К=1 из 4) и трех единицах (К=3 из 4) графы переходов соответственно G11, G12, G13 и G31, G32, G33 определяются только номером варианта (V1, V2 или V3) коммутации межразрядных цепей переноса для всех соответствующих начальных значений. При двух единицах (К=2 из 4) переходы возможны по шести графам G21, …, G26 в зависимости от номера варианта (V1, V2 или V3) коммутации межразрядных цепей переноса и от начальных данных на входах D3, D2, D1, D0 или состояния установленного на выходах при смене варианта (V1, V2 или V3) коммутации. В графах G23, G24 и G26 (при К=2) соответствующих вариантов (V1, V2 или V3) коммутации межразрядных цепей переноса содержится только по две вершины для устойчивых состояний счетчика.With one unit (K = 1 out of 4) and three units (K = 3 out of 4), the transition graphs, respectively, G11, G12, G13 and G31, G32, G33 are determined only by the option number (V1, V2 or V3) of switching inter-bit transfer circuits for all matching seed values. With two units (K = 2 out of 4), transitions are possible along six columns G21, ..., G26, depending on the option number (V1, V2 or V3) of switching inter-bit transfer circuits and on the initial data at the inputs D3, D2, D1, D0 or the state set at the outputs when changing the switching option (V1, V2 or V3). Columns G23, G24 and G26 (with K = 2) of the corresponding options (V1, V2 or V3) of switching inter-bit transfer circuits contain only two vertices for stable states of the counter.

Кроме того, в устройстве осуществляется счет тактов двухразрядным двоичным счетчиком 4. При этом на каждом четвертом такте формируется единичное значение сигнала переноса CR=1. Синхронная установка по входу R в начальное нулевое состояние счетчика 4 осуществляется в режиме загрузки (Y1=0, Υ0=0).In addition, the device counts clock cycles with a two-bit binary counter 4. In this case, a single value of the carry signal CR = 1 is formed at every fourth clock cycle. Synchronous setting at input R to the initial zero state of counter 4 is carried out in the download mode (Y1 = 0, Υ0 = 0).

Предлагаемый счетчик работает следующим образом. Алгоритм работы счетчика заключается в следующем.The proposed counter works as follows. The counter operation algorithm is as follows.

Перед началом работы, в режиме параллельной загрузки (Υ1=0, Υ0=0), на внешних входах D3, D2, D1, D0 задается начальное значение кода, содержащее К единиц. Запись в D-триггеры 13, 12, 11 10 проводится по синхросигналу С на внешнем входе 6 при единичном значении сигнала разрешения работы СЕ на внешнем входе 5. Одновременно формируется единичное значение на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 3, которое передается на вход R счетчика 4, по которому осуществляется синхронная установка в нулевое состояние счетчика 4.Before starting work, in the parallel loading mode (Υ1 = 0, Υ0 = 0), the initial code value containing K units is set at the external inputs D3, D2, D1, D0. Writing to D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 is carried out according to the sync signal C at external input 6 with a single value of the CE enable signal at external input 5. At the same time, a single value is formed at the output of the OR-NOT logic element 3, which is transmitted to the input R of counter 4, through which counter 4 is synchronously set to zero.

Далее на управляющих входах Y1 и Y0 устанавливается код в соответствии с таблицей 1, соответствующий номеру варианта (V1, V2 или V3) коммутации межразрядных цепей переноса. Переходы в следующие состояния в соответствии с графами G проводятся по следующим синхросигналам С на внешнем входе 6. Значения с выходов синхронных D-триггеры 13, 12, 11 10 передаются на внешние выходы устройства Q3, Q2, Q1, Q0. Одновременно в двухразрядном двоичном счетчике 4 осуществляется счет синхросигналов С и на каждом четвертом такте на выходе счетчика 4 формируется единичное значение, которое передается на внешний выход переноса CR=1.Further, on the control inputs Y1 and Y0, a code is set in accordance with Table 1, corresponding to the number of the option (V1, V2 or V3) of switching inter-bit transfer circuits. Transitions to the following states in accordance with the graphs G are carried out on the following clock signals C at external input 6. The values from the outputs of the synchronous D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 are transmitted to the external outputs of the device Q3, Q2, Q1, Q0. At the same time, in the two-bit binary counter 4, the clock signals C are counted, and at every fourth clock cycle, a unit value is formed at the output of the counter 4, which is transmitted to the external transfer output CR = 1.

Далее в процессе работы перед очередным синхросигналом С можно изменить значение кода на управляющих входах Y1 и Y0 в соответствии с таблицей 1, соответствующее новому номеру варианта (V1, V2 или V3) коммутации межразрядных цепей переноса. При этом устройство продолжит переходы в соответствии с задаваемым графом G, начиная с состояния, установленного в предыдущий момент времени, и двоичный счетчик 4 также продолжит счет с текущего значения.Further, in the process of operation, before the next clock signal C, you can change the code value at the control inputs Y1 and Y0 in accordance with Table 1, corresponding to the new option number (V1, V2 or V3) of switching inter-bit transfer circuits. In this case, the device will continue transitions in accordance with the specified graph G, starting from the state set at the previous time, and the binary counter 4 will also continue counting from the current value.

Кроме того, в процессе работы перед очередным синхросигналом С можно задать новое требуемое значение кода на внешних входах D3, D2, D1, D0 содержащее К единиц и установить режим параллельной загрузки (Y1=0, Υ0=0), при котором значение кода будет загружено в D-триггеры 13, 12, 11 10 по синхросигналу С на внешнем входе 6 и при этом одновременно осуществляется синхронная установка в нулевое состояние счетчика 4.In addition, during operation, before the next clock signal C, you can set a new required code value at the external inputs D3, D2, D1, D0 containing K units and set the parallel loading mode (Y1 = 0, Υ0 = 0), in which the code value will be loaded into D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 1 0 by sync signal C at external input 6 and at the same time counter 4 is synchronously set to zero.

В сравнении с прототипом в предлагаемом устройстве сокращаются аппаратные затраты, т.к. отсутствуют формирователи следующего состояния, а значения кода следующего состояния осуществляется за счет задания варианта коммутации межразрядных цепей переносов между разрядами счетчика.In comparison with the prototype in the proposed device, hardware costs are reduced, because there are no formers of the next state, and the values of the code of the next state are carried out by specifying the switching option of inter-bit transfer circuits between the counter bits.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый счетчик соответствует заявляемому техническому результату - реализует на выходах генерацию кодовых комбинаций с сохранением количества единиц в наборах последовательных состояний счетчика, имеет возможность задавать начальное состояние счетчика и задавать вариант коммутации межразрядных цепей переносов между разрядами счетчика для соответствующих графов переходов, а также уменьшаются аппаратные затраты.The above information allows us to conclude that the proposed counter corresponds to the claimed technical result - it implements the generation of code combinations at the outputs while maintaining the number of units in sets of sequential counter states, has the ability to set the initial state of the counter and set the switching option of inter-bit transfer circuits between the counter bits for the corresponding transition graphs and also reduced hardware costs.

Claims (9)

Счетчик с сохранением количества единиц содержит внешние входы устройства D3, D2, D1, D0, внешние управляющие входы Y1, Y0, внешние выходы устройства Q3, 02, Q1, Q0, внешний выход переноса CR, синхронные D-триггеры с входом СЕ разрешения работы 13, 12, 11, 10, мультиплексоры 23, 22, 21, 20, логический элемент ИЛИ-НЕ 3, двухразрядный двоичный счетчик 4, а также содержит внешний вход разрешения работы 5 и внешний вход синхронизации 6,The counter with saving the number of units contains external device inputs D3, D2, D1, D0, external control inputs Y1, Y0, external device outputs Q3, 02, Q1, Q0, external transfer output CR, synchronous D-flip-flops with CE input of enable 1 3 , 1 2 , 1 1 , 1 0 , multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 , OR-NOT logic gate 3, two-bit binary counter 4, and also contains an external input for enable 5 and an external input for synchronization 6, причем внешние входы устройства D3, D2, D1, D0 соединены с нулевыми входами соответствующих мультиплексоров 23, 22, 21, 20,moreover, the external inputs of the device D3, D2, D1, D0 are connected to the zero inputs of the corresponding multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 , внешний вход разрешения работы 5 и внешний вход синхронизации 6 соединены с соответствующими одноименными входами СЕ разрешения работы и входами С синхронизации D-триггеров 13, 12, 11, 10 и двоичного счетчика 4,external input of work enable 5 and external input of synchronization 6 are connected to the corresponding inputs of the same name of the enable of work and inputs C of synchronization of D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 , 1 0 and binary counter 4, внешние управляющие входы Y1, Y0 соединены с соответствующими адресными входами S1, S0 мультиплексоров 23, 22, 21, 20 и подключены к первому и второму входам логического элемента ИЛИ-НЕ 3, выход которого соединен с входом R синхронной установки счетчика 4 в нулевое состояние, выход которого является внешним выходом переноса CR,external control inputs Y1, Y0 are connected to the corresponding address inputs S1, S0 of multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 and connected to the first and second inputs of the OR-NOT logic element 3, the output of which is connected to the input R of the synchronous setting of the counter 4 to the zero state, the output of which is the external carry output CR, кроме того, выход D-триггера 13 соединен с первым и вторым информационными входами мультиплексора 22 и третьим информационным входом мультиплексора 21,in addition, the output of the D-flip-flop 1 3 is connected to the first and second information inputs of the multiplexer 2 2 and the third information input of the multiplexer 2 1 , выход D-триггера 12 соединен с первым информационным входом мультиплексора 21, а также соединен со вторым и с третьим информационными входами мультиплексора 20,the output of the D-flip-flop 1 2 is connected to the first information input of the multiplexer 2 1 , and is also connected to the second and third information inputs of the multiplexer 2 0 , выход D-триггера 11 соединен со вторым информационным входом мультиплексора 23, с третьим информационным входом мультиплексора 22, и с первым информационным входом мультиплексора 20,the output of the D-flip-flop 1 1 is connected to the second information input of the multiplexer 2 3 , to the third information input of the multiplexer 2 2 , and to the first information input of the multiplexer 2 0 , выход D-триггера 10 соединен с первым и третьим информационными входами мультиплексора 23 и со вторым информационным входом мультиплексора 21,the output of the D-flip-flop 1 0 is connected to the first and third information inputs of the multiplexer 2 3 and to the second information input of the multiplexer 2 1 , причем выходы мультиплексоров 23, 22, 21, 20 соединены с входами D соответствующих D-триггеров 13, 12, 11, 10, выходы которых являются соответствующими внешними выходами устройства Q3, Q2, Q1, Q0.moreover, the outputs of the multiplexers 2 3 , 2 2 , 2 1 , 2 0 are connected to the inputs D of the corresponding D-flip-flops 1 3 , 1 2 , 1 1 , 1 0 , the outputs of which are the corresponding external outputs of the device Q3, Q2, Q1, Q0.
RU2020143832A 2020-12-29 2020-12-29 Counter with saving the number of units RU2761135C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143832A RU2761135C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Counter with saving the number of units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143832A RU2761135C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Counter with saving the number of units

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761135C1 true RU2761135C1 (en) 2021-12-06

Family

ID=79174462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143832A RU2761135C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Counter with saving the number of units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761135C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2825568C1 (en) * 2024-01-22 2024-08-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Device for calculating cumulative sums in binary sequence

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780168A1 (en) * 1978-04-18 1980-11-15 Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана Code train shaping device
US6449329B1 (en) * 2000-09-14 2002-09-10 Qualcomm Incorporated Dual-edge M/N:D counter
US6956423B2 (en) * 2002-02-01 2005-10-18 Agilent Technologies, Inc. Interleaved clock signal generator having serial delay and ring counter architecture
US9455717B2 (en) * 2014-01-23 2016-09-27 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Digital counter comprising reduced transition density
RU2617329C1 (en) * 2016-03-21 2017-04-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Group structure counter with variable module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780168A1 (en) * 1978-04-18 1980-11-15 Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана Code train shaping device
US6449329B1 (en) * 2000-09-14 2002-09-10 Qualcomm Incorporated Dual-edge M/N:D counter
US6956423B2 (en) * 2002-02-01 2005-10-18 Agilent Technologies, Inc. Interleaved clock signal generator having serial delay and ring counter architecture
US9455717B2 (en) * 2014-01-23 2016-09-27 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Digital counter comprising reduced transition density
RU2617329C1 (en) * 2016-03-21 2017-04-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Group structure counter with variable module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2825568C1 (en) * 2024-01-22 2024-08-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Device for calculating cumulative sums in binary sequence

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4326265A (en) Variable function programmed calculator
US4780894A (en) N-bit gray code counter
EP0630116A2 (en) Integrated high speed synchronous counter with asynchronous read-out
US20140136588A1 (en) Method and apparatus for multiplying binary operands
EP0303009A2 (en) Signal generator for circular addressing
US3553445A (en) Multicipher entry
RU2761135C1 (en) Counter with saving the number of units
US3026034A (en) Binary to decimal conversion
US4069478A (en) Binary to binary coded decimal converter
US4139894A (en) Multi-digit arithmetic logic circuit for fast parallel execution
CN217034731U (en) Selection controller, arithmetic circuit and chip
US6725245B2 (en) High speed programmable counter architecture
US9098426B2 (en) Digital serial multiplier
Stan Synchronous up/down counter with clock period independent of counter size
RU2736704C1 (en) Group structure counter with preservation of number of units in groups
RU2374672C1 (en) Device for construction of programmable digital microprocessor systems
RU154062U1 (en) DEVICE FOR SEARCHING TRANSFERS
US5392229A (en) Graphics processing apparatus with video memory for storing graphics data
US6691142B2 (en) Pseudo random address generator for 0.75M cache
US4290121A (en) Variable function programmed calculator
US3170062A (en) Computer
US3622768A (en) Dual key depression for decimal position selection
JPS59112334A (en) Sequence generator
SU1035601A2 (en) Multiplication device
US3862401A (en) Multi-phase pulse counter