Последовательные регистры сдвига

Регистры

Регистрами называют устройства, предназначенные для приема, хранения и передачи информации. Последняя в регистре хранится в виде двоичного кода, каждому разряду которого соответствует свой элемент памяти (разряд регистра), выполненный на основе триггеров RS-, JK-, или D-типа.

Классификацию регистров можно провести по различным признакам, важнейшими из которых являются способ ввода-вывода информации и характер представления вводимой и выводимой информации.

По способу ввода-вывода информации различают параллельные, последовательные и параллельно-последовательные регистры. В регистрах памяти и ввод информации и ее вывод осуществляются в параллельном коде. При этом время ввода (вывода) всего числа равно времени ввода (вывода) одного разряда. В регистрах сдвига число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Время ввода (вывода) m-разрядного двоичного числа в таких регистрах определяется величиной mT_c, где T_c - период следования тактовых импульсов, осуществляющих ввод (вывод) информации. В параллельно-последовательном регистре ввод числа может осуществляться в параллельном коде, а вывод - в последовательном или наоборот.

По характеру представления вводимой и выводимой информации различают регистры однофазного и парафазного типов. В однофазных регистрах информация вводится в прямом либо в обратном кодах, а в парафазных - одновременно и прямом и в обратном. Регистры первого типа строятся на основе D-триггеров, второго - на основе RS- или JK-триггеров. Вывод информации из регистров обоих типов может осуществляться в прямом и в обратном кодах.

Схема одного из наиболее типичных регистров сдвига показана на рис. 8.1. Этот регистр реализован на четырех D-триггерах. Такой регистр называется 4-разрядным регистром сдвига, поскольку он позволяет хранить 4 двоичных разряда данных: А, В, С, D. С помощью таблицы и рис. 8.1 проследим за работой этого устройства. Сначала очистим регистр (установим уровни логического 0 на его выходах А, В, С, D). Для этого нужно подать логический 0 на вход очистки CLR. Полученному состоянию регистра сдвига соответствует строка 1 таблицы. До прихода тактового импульса выходы регистра остаются в состоянии 0000. Подадим первый импульс на синхронизирующий вход CLK; индикатор покажет число 1000 (строка 3 таблицы), поскольку на тактовом импульсе логическая 1 с информационного входа триггера ТА переносится на его выход Q. Теперь при наличии логической 1 на информационном входе регистра эта единица с каждым тактовым импульсом вводится в разряд А, а введенные ранее единицы сдвигаются на одну позицию (разряд) вправо (тактовые импульсы 2 и 3;). Точно так же при подаче на информационный вход логического 0 этот нуль при каждом тактовом импульсе вводится в разряд А, а введенные ранее единицы и нули сдвигаются вправо (тактовые импульсы 4-8, см. таблицу).

Рис. 8.1 4-разрядный последовательный регистр на D-триггерах

Перед приходом тактового импульса 9 на информационном входе устанавливается 1, а перед приходом импульса 10 этот вход возвращается к 0. В результате во время действия тактовых импульсов 9-13 введенная в регистр (на импульсе 9) единица будет смещаться на индикаторе вправо. Строка 15 таблицы показывает, что на импульсе 13 эта единица покидает крайний правый разряд регистра сдвига и теряется.

Входы	Выходы
Номер строки	Очистка	Данные	Номер Тактового импульса	TA	TB	TC	TD
A	B	C	D

Устройство, схема которого приведена на рис. 8.1, называется последовательным регистром сдвига. Термин "последовательный" отражает тот факт, что в этот регистр данные вводятся поразрядно. Например, чтобы ввести в регистр двоичную комбинацию 0111, нужно пройти всю последовательность состояний от строки 1 до строки 6 в таблице. Последовательная загрузка 4-битовой комбинации 0111 в последовательный регистр сдвига осуществляется за 5 тактов (строку 2 можно исключить). Как видно из таблицы (строки 10-14), за 5 тактов осуществляется и загрузка комбинации 0001.

Регистр сдвига на рис. 8.1 можно трансформировать в 5-разрядный, добавив в схему еще один D-триггер. Регистры сдвига обычно бывают 4-, 5- или 8-разрядными. В них можно использовать не только D-триггеры, но и триггеры другого типа (например, JK-триггеры или тактируемые RS-триггеры).

Дата добавления: 2015-05-10