Регистры

Файл : lecture.pdf (размер : 266,182 байт)

МОДУЛЬ 8. РЕГИСТРЫ

Блок 8.1. Общие сведения Регистр предназначен для хранения многоразрядных двоичных чисел (слов). Поэтому его основу составляют запоминающие эле- менты – триггеры. В каждом из них хранится цифра разряда числа.

Кроме хранения, регистр может осуществлять сдвиг принятого слова, преобразование параллельного кода в последовательный и наоборот, преобразование кода из прямого в обратный (когда единицы заменяются нулями, а нули – единицами) и наоборот, и не- которые арифметические и логические операции.

В соответствии со способом ввода и вывода разрядов числа различают регистры параллельные, последовательные и комбиниро- ванные.

В параллельном регистре (регистре памяти) ввод и вывод слова осуществляется в параллельной форме – одновременно всех раз- рядов, в последовательном (сдвиговом) регистре разряды числа вводятся и выводятся последовательно, в комбинированном реги- стре ввод числа осуществляется в параллельной форме, а вывод в последовательной или наоборот. Рис.8.1.

Изучив материал этого модуля, студент сможет разрабатывать схемы уст- ройств, правильно выбирая регистры в соответствии с их назначением и конкрет-

ными требованиями.

Регистры памяти Сдвиговые регистры

Регистры

Комбинированные регистры

Блок 8.2. Параллельный регистр Рис. 8.2,а Рис. 8.2,б

1

На рис.8.2,а приведена функциональная схема па- раллельного регистра (регистра памяти) на RS- триггерах при однофазном способе приема числа xn ….x2, x1.

Так как сигналы, поступающие только на входы S, не могут установить соответствующие триггеры в состояния 0 (из-за чего число будет записано с ошибкой), то перед приемом числа все триггеры ре- гистра обнуляются. Для этого на линию “0” подает- ся логическая 1. Подготовка к приему новой ин- формации составляет первый такт.

Во втором такте по сигналу 1 на линии “П” (“Прием”) двоичное число всеми разрядами одновременно (параллельно) через конъюнкторы запи- сывается в разряды регистра. Выдача числа в прямом коде осуществля- ется по сигналу лог. 1 на линии Впр, а в обратном – по сигналу лог.1 на линии Вобр.

Ввод информации в рассматриваемом регистре может осуществлять- ся и парафазным способом, когда i-ый разряд числа на вход S поступает

непосредственно, а на R-вход – через инвертор. Этим исключается необходимость предварительной установки триггеров в 0, так как теперь его состояние целиком определяется сигналами на S- и R-входах, т. е. цифрой в разряде кода. Такая запись числа осуще- ствляется в один такт и производится намного быстрее, чем двухтактная.

Параллельный регистр может быть реализован и на других типах триггеров, имеющих информационные входы. Условное изображение параллельного четырехразрядного регистра приведено на рис.8.2,б, где Q1...Q4 – выходы разрядов реги- стра, D1...D4 – входы, с которых в регистр одновременно записываются все разряды заносимого слова при поступлении импульса разрешения на С-вход

Блок 8.3. Последовательный регистр В последовательных регистрах число вводится и выво- дится последовательно разряд за разрядом. Разряды такого регистра соединены последовательно. Каждый разряд вы- дает информацию в следующий и одновременно принимает новую информацию из предыдущего. Для этого каждый разряд должен иметь два запоминающих элемента. В пер- вый передается информация из предыдущего разряда, од- новременно второй запоминающий элемент передает свою информацию в последующий разряд; затем информация, принятая первым запоминающим элементом, передается во второй, а первый освобождается для приема новой инфор- мации.

Двухступенчатый триггер (например, JK-триггер, D- триггер) представляет совокупность двух запоминающих

элементов, поэтому он один может составлять разряд последовательного регистра. Если в цепи таких триггеров выходы одного триггера соединить с входами другого, то по фронту тактового импульса во вход- ную ступень каждого триггера будет заноситься информация из выходной ступени предыдущего триггера, а по спаду импульса она

будет переписываться в выходную ступень. Теперь (по фронту следующего тактового импульса) во входной ступени триггера ин- формация может быть заменена новой (из предыдущего триггера) без опасения, что предыдущая будет потеряна.