Регистры
Регистрами называют функциональные узлы, предназначенные для хранения n-разрядных двоичных чисел (слов). Основными видами регистров являются параллельный и последовательный.
Схема четырехразрядного параллельного регистра приведена на рис. 32.3. В этой схеме четыре D триггера объединены по входам С. Входами регистра являются входы D-триггеров. Выходы регистра могут иметь ключевую развязку посредством логических элементов "И".
В
регистр информация поступает в виде
параллельного кода по n
проводам. Входы обозначены по разрядам
кодовой комбинации
.
Одновременно на входы С
всех триггеров подается логический
сигнал "1"
– "Запись".
Все триггеры срабатывают по переднему
фронту импульса С,
принимая состояние входов. Для считывания
информации достаточно на входы 1
всех логических элементов "И"
подать уровень логической "1".
Информация присутствует на выходах
;
;
;
в виде параллельного кода на интервале
длительности импульса "Считывание".
Схема четырехразрядного последовательного (сдвигающего) регистра приведена на рис. 32.4, а. На рис. 32.4, б приведены временные диаграммы, поясняющие его работу.
Для
построения регистра применяются
D-триггеры.
Схема имеет один вход – "x"
и выходы каждого разряда –
.
Тактовые входы всех триггеров объединены
по шине "СС"
– сигнал сдвига. На вход первого разряда
регистра поступает цифровой сигнал
записываемого числа (кодовая комбинация).
На вход каждого следующего разряда
регистра поступает сигнал с выхода
предыдущего разряда. Работой схемы
управляет тактовая последовательность
импульсов СС.
Важно, чтобы период следования импульсов
СС
был равен длительности разряда кодовой
комбинации.
Пусть перед записью все D-триггеры находятся в состоянии . Пусть также на вход х последовательно во времени, поступают разряды кодовой комбинации 1011 (диаграмма Х). С поступлением первого импульса СС по его фронту в первый D-триггер записывается первый разряд кодовой комбинации – "1". Во все остальные D-триггеры регистра будет записан "0". Эта информация будет храниться до прихода следующего импульса СС.
К моменту поступления второго импульса СС на вход первого D-триггера воздействует второй разряд кодовой комбинации. Он равен "0". На вход второго D-триггера воздействует сигнал Q1 = 1. На вход третьего и четвертого D-триггеров воздействует "0". По фронту второго импульса СС эта информация и записывается в соответствующий триггер. Первый разряд кодовой комбинации сдвинулся во второй разряд регистра, а в первый разряд регистра записан второй разряд кодовой комбинации. Далее процессы повторяются.
Каждый импульс СС продвигает записываемую информацию по разрядам регистра от входа к выходу. Поэтому последовательный регистр часто называют регистром сдвига. Фронтом четвертого импульса СС все разряды кодовой комбинации расположатся в разрядах регистра, как показано на рис. 32.4. б. В общем случае для записи n разрядов кодовой комбинации потребуется п импульсов СС.
Поступивший на вход Х последовательный код может быть считан с выходов как параллельный, т. е. последовательный регистр позволяет преобразовать последовательный код в параллельный. Информация, записанная в последовательном регистре, может быть считана с выхода старшего разряда в виде последовательного кода. Для этого достаточно подать n импульсов СС.
Промышленность выпускает регистры в виде интегральных микросхем как параллельные, так и последовательные. Например,
К555 ИР15 – четырехразрядный параллельный регистр;
К555 ИР8 – восьмиразрядный последовательный регистр;
К555 ИР10 – восьмиразрядный сдвиговый регистр, осуществляет параллельно-последовательную запись информации.