Счетчики. Регистры, страница 7

Регистры.

Регистры предназначены для хранения и преобразования многоразрядных двоичных чисел.

В отличие от запоминающих устройств дискретной техники (например, ПЗУ), информация в регистре сохраняется на кротком временном интервале.

Основным конструктивным элементом регистра, как и счетчика, является элемент памяти – триггер, число которых равно количеству разрядов регистра. Кроме триггера, схема регистра содержит вспомогательные цепи, решающие следующие задачи:

1.  ввод – вывод чисел;

2.  преобразование кода (из прямого в обратный и наоборот);

3.  для преобразования последовательного кода в параллельный и наоборот;

4.  для сдвига чисел влево или вправо на один или несколько разрядов;

5.  дополнительные операции.

Все вспомогательные функции регистра решаются с помощью комбинационных схем межкаскадных связей.

Регистры бывают следующих типов:

  I.  по способу ввода и вывода информации разделяют последовательные и

параллельные регистры. В параллельных регистрах (регистры памяти) ввод и вывод осуществляется за один такт в параллельном коде через многоразрядную шину. В последовательных регистрах (регистры сдвига) числа вводят и выводят поразрядно, при этом время ввода и вывода пропорционально количеству разрядов (т.е. достаточно большое). Вместе с тем, регистры сдвига широко используются, например, для деления или умножения чисел на 2ⁿ. Поскольку каждый разряд двоичного числа имеет вес 2ⁿ, то сдвиг этого числа влево или вправо на один разряд соответствует умножению или делению.

Параллельно-последовательные регистры. Ввод и вывод информации в такие регистры осуществляется в разных кодах.

  II.  По способу представления чисел в прямом или обратном коде различают

однофазные или парафазные регистры. В однофазном регистре ввод и вывод информации осуществляется в одном и том же коде (либо в прямом, либо в обратном), в парафазном ввод и вывод информации осуществляется в разных кодах.

Параллельные регистры.

Синтез параллельных регистров сводится к определению структуры схемы устройства ввода-вывода информации при заданном типе триггеров. Синтез осуществляется для одного разряда, поскольку они все идентичны. Синтез устройства ввода-вывода осуществляется с использованием известных методов построения комбинационных схем при заданном логическом базисе. В качестве примера рассмотрим синтез одного каскада параллельного однофазного регистра с вводом и выводом информации в прямом коде на основе RS-триггера.

Рассмотрим раздельно две функции ввод и вывод, а так же функцию установки нуля. В простейшем случае вывод информации возможен в любой момент времени, кроме момента записи. Этот случай и будет в дальнейшем рассмотрен. Установка регистра в нулевое состояние должна осуществляться под воздействием управляющего сигнала Т₀. Запись информации в прямом коде осуществляется под воздействием сигнала Т_п.

Функция переходов RS-триггера, как известно, выглядит таким образом:

.

Для установки регистра с помощью сигнала Т₀ в нулевое состояние положим, что сигнал R=Т₀.

Запись сигнала возможна при совпадении управляющего сигнала Т_п с значением i-го бита, т.е. , где x_i – значение i-го бита. Тогда схема одного разряда рассматриваемого регистра будет выглядеть следующим образом:

Т.о. на вход S триггера подается произведение x_i и управляющего сигнала Т_п. На вход R подается сигнал установки нуля.

Положим, что рассматриваемый регистр является парафазным, т.е. ввод информации может осуществляться как в прямом, так и в обратном направлениях. Для этого на вход триггера необходимо подавать третий служебный сигнал . Тогда  и схема, реализующая данную логическую функцию, будет иметь следующий вид: