Общие положения. Регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения, передачи и преобразования информации

РЕГИСТРЫ

Регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения, передачи и преобразования информации. Регистры – самые распространенные узлы цифровых устройств. Информация в регистре хранится в виде двоичного кода. Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. Каждому разряду числа, записанного в регистр, соответствует свой разряд регистра, выполненного, как правило, на основе D -триггера.

Над словами выполняется ряд операций: прием, выдача, хранение, сдвиг в разрядной сетке, поразрядные логические операции, преобразование информации из одного вида в другой (последовательного кода в параллельный и наоборот)

Основным классификационным признаком, по которому различают регистры, является способ записи информации или кода в регистр. По этому признаку можно выделить регистры трех типов: параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.

В параллельные регистры запись числа осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разряды одновременно. Последовательные регистры характеризуются последовательной записью кода числа, начиная с младшего или старшего разряда, путем сдвига кода тактирующими импульсами. Регистры параллельно-последовательного типа имеют входы как для параллельной, так и для последовательной записи числа.

По назначению регистры подразделяются на накопительные (регистры памяти, хранения) и сдвигающие.

В свою очередь сдвигающие регистры делятся: по способу ввода-вывода информации на параллельные, последовательные и комбинированные; по направлению передачи информации на однонаправленные и реверсивные регистры. Как правило, сдвигающие регистры выпускаются многофункциональными.

Основой построения регистров являются D -триггеры. Принцип построения простейшего параллельного n -разрядного регистра показан на рис. 11.

Рис. 11. Параллельный регистр

В параллельном регистре цифры кода подаются на D -вход соответствующих триггеров. Запись осуществляется при подаче логической единицы на вход С. Код снимается с выходов Q. Параллельные регистры служат только для хранения информации в виде параллельного двоичного кода и для преобразования прямого кода в обратный и, наоборот.

Последовательные регистры, помимо хранения информации, способны преобразовывать последовательный код в параллельный и наоборот. При построении последовательных регистров триггеры соединяются последовательно путем подключения выхода Q i -го триггера к входу D i -го триггера, как это показано на рис. 12.

Рис. 12. Последовательный регистр

В последовательных регистрах принципиально необходимо, чтобы новый сигнал на выходе Q n -го триггера возникал только после окончания синхросигнала. Для выполнения этого условия в последовательных регистрах необходимо применять двухступенчатые триггеры.

При действии каждого очередного тактового импульса код, содержащийся в регистре, сдвигается на один разряд. Для схемы, приведенной на рис. 12, сдвиг кода происходит вправо (в сторону младших разрядов). Действительно, сигнал выхода Q i +1-го триггера действует на вход D i -го триггера, а сигнал выхода Q i -го триггера действует на вход D i –1-го триггера. При действии синхросигнала i -й триггер примет состояние i +1-го, а i -й – состояние i -го триггера, т.е., произойдет сдвиг кода вправо на один разряд.

Параллельный двоичный код одновременно снимается с выходов Q триггеров. Для сдвига кода влево необходимо, чтобы сигнал с выхода Q i –1-го триггера подавался на вход Q i -го (старшего) триггера.

Реверсивные регистры должны содержать логические схемы управления, обеспечивающие прохождение сигнала с выхода Q i -го триггера на вход D i –1-го триггера при сдвиге кода вправо и прохождение этого же сигнала на вход D i +1-го при реализации сдвига кода влево. Схема построения реверсивного регистра приведена на рис. 13.

Направление сдвига кода определяется подачей требуемых сигналов управления на соответствующие входы. Так, в схеме, показанной на рис. 13, при подаче на вход S0 напряжения логической единицы сдвиг кода будет происходить влево (в сторону старших разрядов), поскольку логическая схема управления 2И - 2И - 2ИЛИ будет разрешать прохождение сигналов с выходов Q i -го триггера на вход D i+1 -го триггера, и наоборот, при подаче на вход S1 напряжения логической единицы будет разрешено прохождение сигнала с выхода Q i -го триггера на вход D i- 1-го триггера – будет реализовываться сдвиг кода вправо (в сторону младших разрядов).

Рис. 13. Реверсивный регистр

Условно-графическое обозначение параллельного, сдвигового и реверсивного регистров приведено на рис. 14.

Рис. 14. Условные графические обозначения регистров

Выводы микросхем, показанных на рис. 14, следующие:

- D1 – DN - входы D -триггеров соответствующих разрядов при записи информации в параллельном коде;

- Q1 – QN - прямые выходы Q -триггеров;

- С – вход тактовых импульсов;

- R – вход обнуления;

- S0, S1 – входы управления направлением сдвига;

- VR – вход последовательного кода при сдвиге вправо (R – от англ. Right), при сдвиге кода влево применяется обозначение VL (Left).

Основную массу регистров, применяемых на практике, представляют регистры сдвига, т.к. помимо операции хранения они могут осуществлять преобразование параллельного кода в последовательный и наоборот, прямого кода – в обратный и наоборот, выполнять арифметические и логические операции, временную задержку и деление частоты.

Дата добавления: 2014-01-07