7.2. Сдвигающий регистр

Сдвигающие регистры получили своё название от вида наиболее распространённой операции, выполняемой в ЭВМ – операции сдвига кода числа. Операция сдвига – это перемещение под действием тактирующих импульсов содержимого регистра на определённое число разрядов вправо или влево. Сдвигающий регистр является универсальным и может выполнять все доступные для регистров операции. Разрядные схемы такого регистра соединяются между собой обратными связями, а направление сдвига определяется управляющим сигналом. Рассмотрим фрагмент схемы реверсивного сдвигающего регистра (рис. 7.4). На схеме показаны две ячейки для Q0 и Q1.

Как и в предыдущей схеме параллельного регистра, элементы 2И-2ИЛИ DD1, DD3 используются для управления работой D-триггеров DD2, DD4. Вход S переключает элементы И, чем изменяет направление сдвига. Если S = 1 блокируются нижние элементы И, первый разряд входного последовательного кода с входа V записывается в первую ячейку по первому тактирующему импульсу на входе С. По второму тактирующему импульсу значение числа переписывается из первой ячейки во вторую, а в первую записывается второй разряд входного последовательного кода. Процесс повторяется до тех пор, пока всё число не будет записано в регистр (операция 2).

Рис. 7.4. Фрагмент схемы реверсивного сдвигающего регистра

Если S = 0 блокируются верхние элементы И, вход V отключается, по каждому тактирующему импульсу происходит перезапись кода из ячейки в ячейку. Следует отметить, что рассмотренная схема поясняет только общий принцип сдвига чисел в регистре, реальная схема имеет большее число связей между разрядными ячейками.

Пример технической реализации реверсивного сдвигающего регистра – микросхема КМОП К176ИР3 (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Условное графическое обозначение микросхемы К176ИР3

Это четырёхразрядный сдвигающий регистр с возможностью параллельной и последовательной записи информации. При сигнале S = 0 информация записывается в регистр через вход V и сдвигается по ячейкам по фронту импульсов на входе С1. При сигнале S = 1 информация записывается в регистр по входам D1 – D4 по фронту импульсов на входе С2.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение регистра. Перечислите операции, выполняемые регистрами.

2. Для какой цели на выходе применяется буферный элемент Z?

8. Генераторы и формирователи импульсов

Генераторы импульсов предназначены для получения тактовых сигналов в дискретных устройствах. Тактовые сигналы используются для переключения рассмотренных выше схем с триггерами – счётчиков и регистров.

Чтобы схема была способна генерировать импульсы, необходима положительная обратная связь, в петле которой следует обеспечить баланс амплитуд и баланс фаз. Баланс амплитуд обеспечивается коэффициентом усиления одного логического элемента, которого вполне достаточно (k_U >> 1). Баланс фаз обеспечивается необходимым числом элементов с инверсией. Для возникновения генерации требуется сдвиг фаз между входом схемы и точкой подключения цепи обратной связи , где n = 0, 1, 2,… поэтому для генератора требуется чётное количество элементов с инверсией (как минимум два).

Наиболее распространёнными схемами генераторов прямоугольных импульсов являются схемы с времязадающими RC-цепями. Такие схемы используются в случаях, когда от генератора не требуется высокая стабильность частоты.