SE512009C2 - Linjärt återkopplade skiftregister med låg effekt - Google Patents

Description

IS 20 skiftregistren en väsentlig del av den totala effektför- brukningen i den aktuella apparaten.

US-A-5 295 174 beskriver emellertid en skiftkrets med låg effektförbrukning och ett skiftregister som använder densamma. Skiftregistret innefattar ett flertal latchkret- sar, en multiplexor för att välja utgångar hos latchkret- sarna i sekvens och en klockkontrollkrets för att generera klockor använda för att kontrollera timingval hos multi- plexorn, varvid timingen för att välja utgång hos en viss latchkrets fördröjs med avseende pá latchtimingen hos den speciella latchkretsen med en förutbestämd timing.

Uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att till- handahålla ett förbättrat linjärt áterkopplat skiftregister (LÅSR), som reducerar effektförbrukningsproblemet_ Detta àstadkomms genom ett linjärt áterkopplat skift- register med låg effekt enligt uppfinningen, som använder minnesorgan såsom vippor, vilka inte förbrukar effekt när de är avaktiverade. Registret skiftar inga bitar men gene- rerar fortfarande samma sekvens som ett konventionellt lin- järt àterkopplat skiftregister.

Registret innefattar aktiveringsorgan, som aktiverar ett enda aktuellt minnesorgan vid varje skiftoperation, re- gistersteg, som vart och ett är ett lågeffektsminnesorgan, som förbrukar minimal effekt när det är avaktiverat samt återkopplingsorgan för varje steg. Varje minnesorgan är kopplat till väljarorgan, som vid varje skiftoperation väl- jer utgàngsanslutningen hos ett första efterföljande min- nesorgan, vilket följer det aktuella minnesorganet som är aktiverat vid den aktuella skiftoperationen.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla aktiveringsorganet.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att till- handahålla väljarorganet. lO 15 20 25 3 512 009 En fördel med det linjärt återkopplade skiftregistret med låg effekt enligt uppfinningen är den reducerade effektförbrukningen.

Kort beskrivning av ritningarna För att förklara uppfinningen mera i detalj och för- delarna och egenskaperna hos uppfinningen beskrivs före- dragna utföringsformer i detalj nedan, varvid hänvisningar görs till de bifogade ritningarna, på vilka FIG 1 är ett schematiskt blockdiagram av ett tidigare känt linjärt áterkopplat skiftregister (LÅSR), vilkets för- sta vippa uppdateras med ett återkopplingsvärde, FIG 2 är ett schematiskt blockdiagram av skiftre- ( LÅsR) FIG 3 är ett schematiskt blockdiagram av en första (LÅSR) 1 FIG 2, FIG 4 är ett schematiskt blockdiagram av en andra mo- difikation av skiftregistret (LÅSR) i FIG 2, FIG 5 är ett schematiskt blockdiagram över en utfö- gistret i FIG 1 i mera detalj, modifikation av skiftregistret ringsform av ett skiftregister (LÅSR) enligt uppfinningen, FIG 6 visar en hárdkodad FSM, och FIG 7 visar en utföringsform av en multiplexor hos skiftregistret i FIG 5 kontrollerad av en hárdkodad FSM.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Ett konventionellt tidigare känt skiftregister med 7 positioner, innefattande sju vippor 1-7 kopplade i serie visas i FIG 1 och i mera detalj i FIG 2. Skiftregistret är försett med en enkel återkoppling medelst en EXOR- (Exclusivt-ELLER) grind E med första och andra ingångsanslutningar kopplade till utgàngsanslutningen hos den andra vippan 2 respektive sjunde vippan 7. En utgångs- anslutning hos EXOR-grinden E är kopplad till en ingångsanslutning hos den första vippan 1, vilkens utgång är kopplad till en utgångsanslutning eller ul hos re- lO 20 512 009 4 gistret. Denna sorts skiftregister kallas ett linjärt àter- kopplat skiftregister (LÅSR).

I den följande beskrivningen finns flera specifika detaljer, såsom antalet positioner i registret eller àter- kopplingspolynomet, för att ge en mera heltäckande beskriv- ning av föreliggande uppfinning. Det är uppenbart för fack- mannen inom området att föreliggande uppfinning kan reali- seras utan dessa specifika detaljer. Vissa välkända särdrag är inte beskrivna i detalj för att inte göra föreliggande uppfinning oklar.

I betraktande av ett stabilt tillstànd hos registret i FIG 2, när registret skall uppdateras, uppdateras varje vippa 2-7 med värdet pà utgàngsanslutningen hos vippan i den föregående positionen. I den första positionen uppdate- ras emellertid vippan l med det àterkopplade värdet från utgàngsanslutningen hos EXOR-grinden E.

Ett LÃSR med låg effekt enligt uppfinningen àstadkoms genom en konvertering av det konventionella tidigare kända LÃSRet illustrerat i FIG 2.

Ett första steg i konverteringen illustreras i FIG 3, i vilket áterkopplingen är anordnad ett steg till vänster, och en utgàngsanslutning hos en EXOR-grind E7 är sålunda kopplad till en utgàngsanslutning hos den sjunde vippan 7.

EXOR-grinden E7 har dessutom första och andra ingàngsanslutningar kopplade till utgången hos vippan 2 och vippan 7, såsom beskrivits. Utgàngsanslutningen hos vippan 7 är följaktligen kopplad till utgàngsanslutningen ul hos registret. Utgàngsvärdet från utgàngsanslutningen ul i det modifierade LÅSRet, visat i FIG 3, motsvarar utgángsvärdet hos utgàngsanslutningen ul i det konventionella tidigare kända LÅSRet illustrerat i FIG 2 efter en bits högerskift- operation. Varje vippa 1-7 är dessutom försedd med en akti- veringsingàngsanslutning enl-en7 för att kontrollera vilken vippa som skall uppdateras. Varje vippa l-7 har dessutom en klockingàngsanslutning, ej visad pà ritningarna. 5 få 512 009 I ett andra steg av konverteringen illustrerad i FIG 4 är en utgángsanslutning hos en annan EXOR-grind E6 kopp- lad till en utgângsanslutning hos vippan 6, varvid utgångs- anslutningen hos denna är kopplad till utgångsanslutningen ul hos registret, och EXOR-grinden E6 har första och andra ingángsanslutningar kopplade till utgången hos vippan 1 re- spektive vippan 6. Den andra återkopplingen är nödvändig eftersom bitvärdena i registret inte skiftas på riktigt.

Utgångsvärdet från utgångsanslutningen ul i det modifierade LÃSRet visat i FIG 4 är utgángsvärdet från vippan 6 och motsvarar utgángsvärdet hos utgångsanslutningen ul i det konventionella tidigare kända LÃSRet illustrerat i FIG 2 efter en ytterligare högerbitsskiftoperation.

För att välja den korrekta utgångsanslutningen, dvs utgångsanslutningen hos den sjätte vippan 6, är emellertid två ingångsanslutningar hos ett väljarorgan såsom en MUX (multiplexor) M1 kopplad till utgàngsanslutningarna hos de två vipporna 6 och 7. För att ge ett korrekt utgàngsvärde efter en första "skift"-operation aktiveras vippan 6 och utgángsvärdet hos vippan 7 medges passera MUXen M1, och ef- ter en andra "skift"-operation medges utmatningen hos vip- pan 6 att passera MUXen M1.

Ett fullständigt konverterat konventionellt LÃSR, dvs en utföringsform av ett 7-stegs LÃSR med låg effekt enligt föreliggande uppfinning visas i FIG 5. LÅSRet innefattar sju vippor 1-7, sju EXOR-grindar El-E7 för àterkopplings- arrangemangen och en MUX M1 försedd med sju ingångsanslut- ningar datal-data? fràn vipporna och en utgångsanslutning ul. Under en första skiftoperation är aktiveringsingången hos vippan 1 aktiverad via aktiveringsingången el, och MUXen M1 tillåter utmatningen data2 från vippan 2 att passera såsom det aktuella utgángsvärdet ul. En andra skiftoperation involverar en aktivering av aktiverings- ingången e2 hos vippan 2, och MUXen M1 medger utmatningen l0 20 30 b) KJ: 512 009 data3 från vippan 3 att passera såsom det aktuella utgångs- värdet ul och så vidare för varje steg.

Endast en av vipporna i LÅSR-registret enligt upp- finningen är sålunda inkopplad eller aktiverad under varje skiftoperation, och som en följd därav genererar LÅSRet med låg effekt enligt uppfinningen samma utmatningsbitsekvens som ett konventionellt LÅSR. Denna lägre vippaktivitet or- sakar mindre effektförlust och dessutom ju längre skift- register och ju mindre återkoppling desto effektivare är LÅSRet med låg effekt enligt uppfinningen.

I ett register med en godtycklig längd n med ett àterkopplingspolynom med samma grad som den aktuella åter- kopplingen innefattar LÅSRet n vippor l-n, n EXOR-grindar El-En för återkopplingsarrangemanget och en MUX M1 försedd med n ingångsanslutningar datal-datan och en utgångsanslut- ning ul. Om i=n-l. l, under en första skiftoperation akti- veras aktiveringsingången hos vippan i via aktiverings- ingången och MUXen M1 medger utmatningsdata (i+l) från vip- pan i+l att passera som det aktuella utgångsvärdet ul. Om i=n involverar emellertid skiftoperationen en aktivering av aktiveringsingàngen hos vippan n och MUXen Ml medger ut- gångsdatal från vippan l att passera såsom det aktuella ut- gångsvärdet ul.

För att generera aktiveringssignalerna till vipporna, en efter en, används aktiveringsorgan såsom en hårdkodad fast tillståndsmaskin (fsm = finite state machine) med låg effekt med n steg. En n-stegs fsm innefattar n vippor Fl-Fn och n NOR-grindar Nl-Nn.

Varje vippa i fsmzen har en klockingångsanslutning, ej visad på ritningarna, en aktiveringsingångsanslutning E; (aktiverad med ett O-värde), en dataingångsanslutning d och en datautgångsanslutning q. Om i=l..n ansluter data- utgångsanslutningen d hos vippan Fl till en första ingångsanslutning hos en NOR-grind Ni, varvid en utgångs- anslutning hos denna år kopplad till ingångsanslutningen W 20 30 512 009 2; hos vippan Fi, dataingàngsanslutningen hos vippan F(i- 1) (Fn om i=l) och en andra ingång hos NOR-grinden N(i-l) (Nn om i=l). Utgángsanslutningen hos vippan Fi är också kopplad till aktiveringsingången eni (enl-en7) hos vippan i i LÃSRet med låg effekt enligt uppfinningen.

En utföringsform av en 7-stegs-fsm för anslutning till och kontroll av LÃSRet med låg effekt illustrerad i FIG 5 visas i FIG 6. 7-stegs-fsmzen innefattar sju vippor Fl-F7 och sju NOR-grindar Nl-N7 kopplade enligt vad som be- skrivits ovan.

Fsmzen används också för att styra MUXen Ml. En ut- föringsform av MUXen M1 visas i FIG 7. Den innefattar sju AND-grindar Al-A7 och fyra OR-grindar O1-04. Huvudfunk- tionen hos MUXen M1 är att aktiveringssignalen enl orsakar data2 att bli den aktuella utgàngssignalen på ul och en2 orsakar data3 att bli den aktuella utgàngssignalen på ul och så vidare ända till en7, som medför att datal blir den aktuella utgàngssignalen på ul.

Det är sålunda uppenbart att föreliggande uppfinning tillhandahåller ett LÅSR, som fullständigt uppfyller ända- målen och fördelarna angivna ovan. Även om uppfinningen har beskrivits i anslutning till specifika utföringsformer är alternativ, modifikationer och variationer uppenbara för fackmannen inom området.

Ett konventionellt LÅRS, som visas i FIGs l och 2, kan exempelvis ha olika återkopplingspolynom, såsom en ytterligare EXOR-grind med första och andra ingàngsanslut- ningar kopplade till utgângen hos vippan 6 och vippan 7.

Istället för utgångsanslutningen hos vippan 7 är en ut- gångsanslutning hos den ytterligare EXOR-grinden kopplad till den andra ingàngsanslutningen hos EXOR E. En konverte- ring av LÃSRet försett med detta annorlunda àterkopplings- polynom till ett LÅSR med låg effekt enligt åstadkoms genom en liknande konvertering av det konventio- uppfinningen nella tidigare kända LÃSRet som beskrivits för det konven- Un lO 512 009 8 tionella LÅSRet visat i FIGs 1 och 2, i vilket minnesorgan såsom vippor används, som inte förbrukar effekt när de är avaktiverade, och varvid registret inte skiftar nâgra bitar men fortfarande genererar samma sekvens som det konven- tionella linjärt àterkopplade skiftregistret. I en utfö- ringsform av ett LÅSR försett med detta annorlunda àter- kopplingspolynom behövs emellertid ytterligare sju EXOR- grindar för konstruktionen.

Claims (4)

20 25 30 35 9 512 009 PATENTKRAV

1. LÅSR med låg effekt, innefattande en ordnad upp- sättning registersteg innefattande minnesorgan (1-7), kännetecknat av aktiveringsorgan (Fl-F7, Nl-N7), som ak- tiverar ett enkelt aktuellt minnesorgan (1-7) vid varje skiftoperation, registersteg, som vart och ett innefattar ett làgeffektsminnesorgan (7), vilket förbrukar en minimal effekt när det är avaktiverat, återkopplingsorgan (E7), vilkens utgångsanslutning är kopplad till en ingàngsanslutning hos minnesorganet (7), varvid återkopp- (E7) ingängsanslutningar kopplade till en utgångsanslutning lingsorganet har åtminstone första och andra (data7) hos minnesorganet (7) respektive en utgàngsanslut- ning (data2) hos ett andra efterföljande minnesorgan (2) i uppsättningen, och varvid utgàngsanslutningen (datal- data7) hos varje minnesorgan (1-7) är kopplad till väljar- organ (M1), som vid varje skiftoperation väljer utgàngs- anslutningen (datal) hos ett första efterföljande minnes- organ (l), vilket följer det aktuella minnesorganet (7), som är aktiverat vid den aktuella skiftoperationen.

2. LÅSR med låg effekt enligt krav 1, kännetecknat av aktiveringsorgan (Fl-F7, Nl-N7), som aktiverar en enda aktuell vippa (1-7) vid varje skiftoperation, register- steg, som vart och ett innefattar en lågeffektsvippa (7), vilken förbrukar en minimal effekt när den är avaktiverad, en återkopplings-EXOR-grind (E7), vilkens utgångsanslut- ning är kopplad till en utgångsanslutning hos vippan (7), varvid EXOR-grinden (E7) har åtminstone första och andra ingångsanslutningar kopplade till en utgångsanslutning (data7) hos den aktuella vippan (7) respektive en utgàngs- anslutning (data2) hos en andra efterföljande vippa (2) i uppsättningen och varvid utgàngsanslutningen (datal-data7) hos varje vippa (1-7) är kopplad till väljarorgan (M1), som vid varje skiftoperation väljer utgàngsanslutningen (datal) hos en första efterföljande vippa (1), vilken 10 15 25 512 009 10 följer efter vippan (7) i uppsättningen som är aktiverad vid den aktuella skiftoperationen.

3. LÃSR med låg effekt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av aktiveringsorgan innefattande en ordnad uppsättning av lågeffektsminnesorgan (F1~F7), varvid vart och ett innefattar en datautgángsanslutning (d) kopplad till en första ingàngsanslutning hos en NOR-grind (Nl-N7), vilkens utgàngsanslutning är kopplad till en aktiverings- ingàngsanslutning (Ez) hos det aktuella minnesorganet (F1- F7), dataingàngsanslutningen hos ett efterföljande minnes- organ och en andra ingång hos en efterföljande NOR-grind (Nl-N7), och varvid utgångsanslutningen hos det aktuella minnesorganet är kopplad till aktiveringsingången (enl-en7) hos det motsvarande minnesorganet (1-7) i LÅSRet.

4. LÃSR med låg effekt enligt något av föregående (M1), veringssignal (enl-en7) genererad av aktiveringsorganet krav, kännetecknat av väljarorgan varvid en akti- (F1-F7, Nl-N7) för ett speciellt minnesorgan (l-7) hos LÅSRet och en datautgángsanslutning hos ett efterföljande minnesorgan (l-7) hos LÅSRet är kopplade till en AND~grind (A1-A7), varvid utgångsanslutningen hos denna är kopplad till en ingång hos en OR-grind (Ol-04), vilkens utgång är kopplad till den aktuella utgångssignalen (ul) hos registret.