Глава 4. Регистры. Коммутаторы. Сумматоры. Компараторы.

§4.1. Регистры: параллельные, последовательные,

Последовательно-параллельные, реверсивные

 

Регистрами называют функциональные узлы, предназначенные для приема, хранения, передачи и преобразования информации. В зависимости от способа записи информации (кода числа) различают параллельные, последовательные и параллельно - последовательные регистры.

Регистр предназначен для хранения многоразрядных двоичных чисел (слов). Поэтому его основу составляют запоминающие элементы — 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 1 заменяются 0, а 0 - 1) и наоборот, и некоторые арифметические и логические операции.

 

Параллельные регистры.

 

В параллельных регистрах запись двоичного числа (слова) осуществляется параллельным кодом, т. е. во все разряды регистра одновременно. Их функция сводится только к приему, хранению и передаче информации (двоичного числа). В связи с этим параллельные регистры часто называют регистрами памяти.

Параллельный N-разрядный регистр состоит из N триггеров, каждый из которых имеет число входов, соответствующих количеству источников информации. Если источник цифровой информации один, то каждый триггер имеет один вход. При двух и трех параллельных каналах информации триггер разряда выполняется на два и три входа. Запись цифровой информации того или иного канала в регистр осуществляется по цепи управления регистром.

Принцип построения параллельных регистров иллюстрируется их структурной схемой при одном канале четырехразрядной цифровой информации.При этом Т₁ - триггер младшего разряда; Т₄ - триггер старшего разряда; Э₁-Э₄ - элементы, предназначенные для управления записью информации в регистр; Э₅-Э₈ - элементы, служащие для управления считыванием информации из регистра.

Перед записью двоичного числа все триггеры устанавливают в состояние «0» подачей импульса по входу «Установка нуля». Для записи в регистр входной информации подают импульс записи, открывающий входные элементы И. Код входного числа записывается в регистр. Если, например, на входе присутствует код 1011, что соответствует числу 11, то это же число будет записано в регистр. По окончании операции записи информация, записанная в регистр, сохраняется, несмотря на то, что входная информация (число) может изменяться. Для считывания информации подают импульс по входу «Считывание». На выходные шины регистра передается код числа, записанный в регистр. При этом число, записанное в регистр, сохраняется.

Для получения новой информации описанные операции повторяются. При построении параллельных регистров наибольшее применение получили D-триггеры (триггер-«защелка»), позволяющие выполнять параллельные регистры на малом количестве элементов.

На рис.4.1,а приведена схема n-разрядного параллельного регистра на однофазных D-триггерах без элементов, управляющих процессом считывания.

Схема служит для записи информации в регистр по двум каналам (входы первого канала a₁,..., а_n, входы второго канала b₁,..., b_n). Установка нуля всех разрядов регистра осуществляется по входу Т_у. Запись числа по каналу а производится тактовым импульсом Т_а, а по каналу b — тактовым импульсом Т_b. Принцип действия регистра достаточно прост. Процесс записи первого разряда числа а иллюстрируют временные диаграммы на рис.4.1,б. Условное обозначение параллельного регистра представлено на рис.4.1,в.

 

в)

 

Рис.4.1. Схема параллельного регистра на однофазных D-триггерах (а)

и его временные диаграммы (б); условное обозначение регистра (в).