Лабораторная работа № 6 Регистры

Цель работы: овладеть методами синтеза регистров, приобрести практические навыки анализа работоспособности проектируемых схем.

1. Введение

Регистром называется функциональный узел, предназначенный для приема и хранения или сдвига информационных слов. Информация в регистре хранится в виде двоичного кода, каждому разряду которого соответствует свой элемент памяти (разряд регистра), выполненный на основе триггеров RS-, JK-, или D-типа.

По функциональному назначению регистры делятся на регистры хранения (памяти) и регистры сдвига. Регистры сдвига, в свою очередь, делятся на однонаправленные (в них сдвиг информации возможен только в одном направлении – влево или вправо) и реверсивные.

Дальнейшую классификацию регистров проводят по способу ввода-вывода информации и характеру представления вводимой и выводимой информации.

По способу ввода-вывода информации различают параллельные, последовательные и параллельно-последовательные регистры. В наиболее простых регистрах – регистрах памяти и ввод информации и ее вывод осуществляются в параллельном коде. При этом время ввода (вывода) всего числа равно времени ввода (вывода) одного разряда. В регистрах сдвига число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Время ввода (вывода) n-разрядного двоичного числа в таких регистрах определяется величиной nT, где T – время ввода информации в один разряд. В параллельно-последовательном регистре ввод числа может осуществляться в параллельном коде, а вывод в последовательном (сдвигом) или наоборот. Параллельный ввод информации в регистр может производиться за один или несколько тактов синхронизирующих импульсов.

По характеру представления вводимой и выводимой информации различают регистры однофазного и парафазного типов. В однофазных регистрах информация вводится в прямом или в обратном коде через один вход каждого разряда регистра, в парафазных регистрах информация вводится через два входа каждого разряда одновременно в прямом и в обратном коде. Регистры первого типа строятся в основном на D-триггерах, второго - на основе RS- или JK-триггеров. В регистры на RS- или JK-триггерах также возможно организовать ввод информации по однофазной схеме, но при этом требуется предварительная установка регистра либо в нулевое, либо в единичное состояние. В этом случае ввод информации производится, по крайней мере, по двухтактной схеме, например, сначала производится сброс регистра в нулевое состояние, а затем занесение новой информации.

Вывод информации из регистров обоих типов может осуществляться в прямом или обратном коде, или даже сразу в прямом и обратном кодах, т. е. парафазно.

В процессе ввода информации в регистр возможно поразрядное выполнение таких логических операций как инвертирование, логическое сложение, логическое умножение, сложение по модулю два, равнозначность. Поразрядное инвертирование можно выполнять и при выдаче информации из регистра. В регистрах сдвига выполняется также умножение или деление двоичных чисел, так как сдвиг информации на один разряд влево (в сторону старших разрядов) соответствует умножению числа на 2, а сдвиг вправо на один разряд соответствует делению записанного в регистр числа на 2. При сдвиге числа на n разрядов производится умножение или деление числа на 2ⁿ.