Регістри

Регістри є найбільш поширеним типом послідовносних вузлів. За способом приймання і видавання інформації регістри поділяють на такі групи: з паралельним прийманням і видаванням (мал.14.2,а), з послідовним прийманням і послідовним видаванням (мал.14.2,б), з послідовним прийманням і паралельним видаванням (мал.14.2,в), з паралельним прийманням і послідовним видаванням (мал.14.2,г), комбіновані (мал.14.2,д).

Регістри з паралельним прийманням і видаванням призначені для зберігання інформації і називаються регістрами пам’яті. Зміна вмісту регістра відбувається після зміни сигналів на входах D_i, i = 0, 1, …, m-1 при надходженні певного рівня (С = 0 чи С = 1) або фронту синхросигналів. У якості розрядів регістра пам’яті використовуються синхронні D-тригери (мал.14.3,а), якщо інформація надходить у вигляді однофазних сигналів, або синхронні RS-тригери (мал.14.3,б), якщо інформація надходить у вигляді парафазних сигналів. Завчасне “очищення” регістра, тобто установлення усіх виходів у нульовий стан, виконується за допомогою асинхронних входів скидання тригерів R_а.

Q_m-1 Q_m-2 Q₁ Q₀ Q₀   D_m-1 …D₁D₀   C C D_m-1 D_m-2 D₁ D₀ а б Q_m-1 Q_m-2 Q₁ Q₀ Q₀ D_m-1 …D₁D₀   С С в М D_m-1 D_m-2 D₁ D₀ Q _m-1 Q _m-2 Q ₁ Q ₀ г     С   М D_m-1 D_m-2 D₁ D₀ д Мал.14.2. Основні типи регістрів.

D₀

S T R C R_a   S T R C R_a  

D T   C R_a   D T   C R_a  

D₀ Q₀ Q₀

D₀

Q₀ Q₀

D₁

D₁ Q₁ Q₁

D₁

Q₁ Q₁

S T R C R_a

D

D T   C R_a

_m-1 Q_m-1 D_m-1 Q_m-1

D_m-1

Q_m-1 Q_m-1

C C

R(Скидання) R(Скидання)

а б

Мал.14.3. Регістри пам’яті.

Регістри з послідовним прийманням та видаванням інформації називаються зсувними регістрами. У такому регістрі (мал.14.2,б) перший розряд D₀ числа D = D_m-1D_m-2 … D₁D₀,, що уводиться, подається на вхід одного, крайнього зліва, розряду Р_m-1 регістра і уводиться у нього при надходженні першого синхроімпульсу - Q_m-1 = D₀. При надходженні наступного синхроімпульсу значення D₀ з виходу Р_m-1 уводиться у розряд Р_m-2 (Q_m-2 = D₀), а у розряд Р_m-1 надходить наступний розряд D₁ числа (Q_m-1 = D₁) і т.д. Таким чином виконується послідовний зсув інформації на один розряд праворуч у кожному такті. Після надходження m синхроімпульсів увесь регістр заповнюється розрядами числа D, і молодший розряд D₀ опиняється на виході Q₀ регістра. Впродовж наступних m синхроімпульсів відбувається послідовний порозрядний вивід з регістра записаного числа, після чого регістр опиняється повністю очищеним.

Зсувні регістри звичайно реалізуються на D-тригерах (мал.14.4,а) або на RS-тригерах (мал.14.4,б), де для уводу інформації у перший розряд використовується інвертор.

  Увід Вивід D Q_m-1 Q_m-2 Q₀     С а   Увід Q_m-1 Q_m-2 Вивід   D Q₀ Q_m-1 Q_m-2 Q₀ C   б Мал.14.4. Зсувні регістри: на D-тригерах (а), на RS-тригерах (б).

Паралельний вивід інформації із зсувного регістра здійснюється при підключенні виходів усіх розрядів регістра до окремих входів.

При проектуванні зсувних регістрів обов’язковою умовою є застосування тригерів, що синхронізуються фронтом. Це прямує з таких міркувань. Під час дії синхросигналу змінюються стани виходів тригерів, що підключені до входів сусідніх тригерів. Таким чином змінюється стан входів наступних тригерів, і якщо синхроімпульс ще не закінчився, тригери, що синхронізуються рівнем, перемикаються у новий стан. У результаті за час дії одного синхроімпульсу (один такт) інформація у регістрі зсунеться більш ніж на один розряд. Використання тригерів, що синхронізуються фронтом, вилучає таку можливість і забезпечує нормальну роботу регістра.

Для реалізації комбінованих регістрів у кожному розряді застосовується додатковий вентиль, за допомогою якого здійснюється один з двох режимів: зсув чи паралельне приймання інформації. На мал.14.5 наведена схема комбінованого регістру на D-тригерах. При х₀ = 1 відбувається зсув інформації, а при х₀ = 0 – паралельне занесення.

x₀

& 1   &

Q_m-1 D_m-2(Q_m-3) D₀ Q₀

D TT   C

D TT   C

D TT   C

& 1   &

D_m-1(Q_m-2) Q_m-1 Q_m-2

Q_m-1 Q_m-2 Q₁ Q₀

C

Мал.14.5. Комбінований регістр.

Зсувні регістри, дозволяючі виконувати зсув як праворуч, так і ліворуч, називаються реверсивними. Реалізувати реверсивний регістр можна, скориставшись комбінованим регістром, якщо замість зовнішніх інформаційних сигналів підключити інверсні виходи наступних розрядів регістра. Тоді значення сигналу х₀ буде впливати на напрямок зсуву.

Як прямує з попереднього розглядання регістри можуть виконувати зберігання та перетворення інформації. Зсув числа ліворуч чи праворуч на один розряд відповідає його множенню чи діленню на два. Тому регістри зсуву застосовуються у пристроях множення та ділення. Регістри з послідовним уводом та виводом здійснюють затримку передавання інформації на певну кількість тактів машинного часу. Таким чином, регістри є багатофункціональними вузлами.

Дата добавления: 2014-01-13