Лабораторная работа №13.

Тема: «Ознакомление с параллельными регистрами хранения».

Цель: Синтезировать схемы параллельного регистра.

Приборы и оборудование: персональный компьютер и программа EWB.

Основное назначение регистров – хранение и преобразование многоразрядных двоичных чисел. Регистры наряду со счетчиками и запоминающими устройствами являются наиболее распространенными устройствами цифровой техники. При сравнительной простоте регистры обладают большими функциональными возможностями. Они используются в качестве управляющих и запоминающих устройств, генераторов и преобразователей кодов, счетчиков, делителей частоты, узлов временной задержки.

Н

Рис.1. Логическая структура четырехразрядного регистра хранения (EWB)

аиболее простыми регистрами являются регистры памяти. Их назначение – хранение двоичной информации небольшого объема в течение короткого промежутка времени. Эти регистры представляют собой набор синхронных триггеров, каждый из которых хранит один разряд двоичного числа. Ввод (запись) и вывод (считывание) информации производится параллельным кодом. Ввод обеспечивается тактовым импульсом, с приходом очередного тактового импульса записанная информация обновляется. Считывание производится в прямом или обратном коде (в последнем случае с инверсных выходов).

Регистры хранения представляют собой наборы триггеров с независимыми информационными входами и обычно общим тактовым входом. Для того чтобы запомнить в регистре n-разрядное двоичное слово, потребуется N D-триггеров, так как каждый из них может запомнить один бит на фронте тактового сигнала. Если ограничиться четырехразрядным словом, то схема регистра примет вид (см. рис.1).

Задав некоторое число ключами 1 – 4 и включив моделирование, после перевода клавиши Space в верхнее положение (переход от низкого уровня к высокому – фронт тактового импульса) получим это число в регистре. Если еще раз нажать клавишу Space, переведя ее в положение низкого уровня (спад тактового импульса), то ничего не изменится: занесенное число сохранится в регистре. Оно останется там, если перевести клавиши 1 и 3 на низкий уровень. Занесенное число может храниться в этом регистре сколь угодно долго (при наличии питания). Поэтому подобные регистры относят к регистрам хранения. Изменение состояния регистра можно выполнить, изменив входные сигналы и подав новый тактовый импульс.

Обратите внимание, что запись числа в регистр происходит за один такт.

Если собрать схему регистра на RS - триггерах и организовать логические схемы выдачи числа в прямом и обратном кодах, используя для этого субблок мультиплексора см. рис.2, то схема будет выглядеть следующим образом см. рис.3.

а)

б)

Рис.2. Рис.2. Субблок мультиплексора: в развернутом виде а)

в виде схемного компонента б)

Рис.3. Регистр хранения на RS - триггерах.

При этом запись числа в регистр будет осуществляться в два такта: обнуление триггеров по сигналу R, и собственно запись по сигналу Р.

Информация, которую мы занесли в регистр, может храниться сколь угодно долго (при наличии питания) пока не будет произведен сброс. При этом на выходе мы видим нуль. Для того чтобы снять сигнал с выходов регистра в прямом коде необходимо подать лог. 1 на шину Q, и показания индикаторов совпадут с выходами Q триггеров. Если мы подадим логическую 1 на шину О, мы увидим записанное число в обратном коде и показания индикаторов будут в противофазе.

Порядок работы.

1. Собрать схему на рис.1 и исследовать ее работу.

2. Собрать схему регистра хранения на рис.3, предварительно собрав субблок мультиплексора рис.2, и исследовать все режимы работы регистра.

3. Используя субблок мультиплексора рис.2, организовать в схеме 1 выдачу числа в прямом и обратном кодах.

Контрольные вопросы.

1. Какую функцию выполняют регистры памяти?

2. На каких триггерах могут быть построены регистры хранения?

3. Чем отличается однофазный способ приема чисел от парафазного способа? Какой способ лучше?

Содержание отчета.

1. Схему рис.1 по ГОСТ и описание работы регистра хранения на D – триггерах.

2. Схему рис.2, рис.3 по ГОСТ и описание режимов работы регистра хранения на RS - триггерах.

3. Ответы на контрольные вопросы.