- Записати тему та мету лабораторної роботи;
- Ознайомитись з короткими теоретичними відомостями до лабораторної роботи;
- Виконати домашнє завдання.
Тема 4.2. Регістри (RG)
Регістри, призначення та основні характеристики
Регістри – найбільш розповсюджені вузли цифрових пристроїв, вони оперують з багатьма зв’язаних змінних, відповідних слів. Слово складається із «n» бітів розрядної сітки. Біт має значення 0 або 1.
Регістри складаються із розрядних схем в котрих є тригери і логічні елементи для між розрядних зв’язків.
Над словами (двійковими кодами) в регістрах виконується ряд операцій: приймання, зберігання, видача, зсув у розрядній сітці, порозрядні логічні операції.
Регістри призначені для короткочасного запам’ятовування двійкової інформації або її обробки за незмінними правилами.
Галузь застосування. Регістри відносяться до найпоширеніших типових цифрових пристроїв. Вони застосовуються як пристрої буферної пам’яті, елементи затримки на декілька тактів, перетворювачі послідовних кодів у паралельні і навпаки, дільники частоти, кільцеві розподілювачі сигналу, формувачі дискретних послідовностей і т.п..
Класифікація регістрів здійснюється за такими ознаками:
· за типом використання елементів пам’яті. Регістри можуть будуватися на тригерах типу RS, JK, D та ін.;
· по кількості ліній передачі змінних:
ü однорозрядні
ü парафазні
ü по системі синхронізації:
ü однотактні
ü двухтактні
ü багатоактні
· за способом прийому передачі даних:
ü паралельні (статичні) регістри,
ü послідовні (регістри зсуву),
ü паралельно-послідовні.
В паралельних регістрах прийом і видача слів відбувається по всіх розрядах одночасно. В них зберігаються слова, котрі можуть бути підвергнуті порозрядним логічним перетворенням.
Схема 4-х розрядного паралельного регістра побудована на D – тригерах на рис. 1а, його УГП на рис. 1б.
Рис. 1а.
Рис. 1б.
В послідовних регістрах слова приймаються і видаються розряд за розрядом їх називають регістри зсуву, так як тактуючі сигнали при введені і виведені слів переміщують їх в розрядній сітці. Ці регістри виконують зсув розрядів вихідного слова в одному напрямку вліво або вправо (нереверсивні регістри), якщо є можливість зсуву слова в обох напрямках, то такі регістри мають назву реверсивних.
Схема трьох розрядного послідовного регістра побудована на D – тригерах і приведена на рис. 2а, де пунктирною лінією позначено зсув слова по колу, а його часова діаграма та схематичне виконання операції зсуву на рис. 2б. Такі регістри мають один вхід (D) та вихід (Q).
Рис. 2а.
| с/с | |||||||||||||||
| R | |||||||||||||||
| D | |||||||||||||||
| Q3 | |||||||||||||||
| Q2 | |||||||||||||||
| Q1 | |||||||||||||||
| t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t6 | ||||||||||
Рис. 2в.
Рис. 2б.
В паралельних (статичних) регістрах схеми розряди не обмінюються даними між собою. Спільними для розрядів зазвичай являються: ланцюги тактування, скидання/установка, дозвіл виходу або прийому, ланцюги управління.
Приклад схеми 4-х розрядного статичного регістра на рис. 3а, його УГП на рис. 3б. Виходи регістра Qi з трьома станами. Два стани виходів – це звичайна видача значень логічного «0» і логічної «1». Третій стан характеризується нескінченно високим вихідним опором, коли елемент практично цілком відключається від навантаження. Це досягається управляючим сигналом EZ.
Більшість регістрів мають виходи з третім станом, деякі регістри відносяться до числа буферних, тобто розраховані на роботу з великими ємкісними і/або низькоомними активними навантаженнями. Це забезпечує їх роботу безпосередньо на магістраль (без додаткових схем інтерфейсу).
Рис. 3а.
Рис. 3б
Контрольні запитання
1. Який тип тригера використовується в схемі рис.3а__________________.
2. Який вхід використовується для скидання _________________________.
3. Який тип керування використовується ____________________________.
Послідовно-паралельні регістри мають входи/виходи одночасно послідовного і паралельного типу, УГП такого регістра на рис.4.
Крім того існують варіанти з послідовним входом і паралельним виходом і навпаки, рис.5а,б.
D0 – D7 – інформаційні входи
Q0 – Q7 – інформаційні виходи
DSR – послідовний вхід (зсув вправо)
DSL – послідовний вхід (зсув вліво)
S0, S1 – входи управління
C – тактуючий вхід
R – вхід встановлення регістра в нульовий стан
Рис. 4.
Рис. 5.
Схема регістра котрий здійснює перетворення послідовного коду в паралельний приведена на рис.6.
Рис. 7.
Контрольні запитання
1. Що таке регістр? ________________________________________________________________ ____________________________________________
2. Які операції можуть виконувати регістри пам’яті? ___________________________________ ____________________________________________
3. Які операції виконують регістри зсуву? ____________________________________________ ____________________________________________
4. Які області застосування регістрів? ________________________________________________ ____________________________________________
5. Сформулюйте ознаки класифікації регістрів. ________________________________________ __________________________________________________________________
6. Що таке зсув? Які основні види зсувів? ____________________________________________ ______________________ ____________________________________________
7. Основні параметри регістрів. _____________________________________________________ ________________________
