Регистры
Триггеры являются базовыми блоками для построения регистров – элементов обеспечивающих хранение информации. В зависимости от соединения триггеров различают параллельные, последовательные и параллельно-последовательные регистры. В параллельных регистрах прием и выдача данных производятся одновременно по всем разрядам. В последовательных данные принимаются и выдаются последовательно по разрядам.
Традиционно регистры строятся на переключаемых фронтом D-триггерах. Каждый триггер служит для хранения одного разряда. Структура такого регистра, а также условное графическое обозначение приведены на рисунке 3.6. Входной двоичный код подается на входы D0 – Dn–1 и при подаче тактового импульса на вход С этот код записывается в триггеры.
n
n
RG
D
C
Q
Рисунок .6 – Регистр
Счетчики
Счетчики – это устройства реализующие операцию изменения хранящегося в них кода на единицу (или на некоторое определенное значение). Под изменением подразумевается как увеличение (операция инкремент), так и уменьшение (операция декремент). Как правило, в счетчиках предусмотрены и дополнительные операции, так как сброс, установка, параллельная загрузка.
Классифицируют счетчики по нескольким критериям. Они могут отличаться модулем счета и типом счетной последовательности, которая может быть двоичной, двоично-десятичной, в коде Грея и т.п.; направлением счета: суммирующие (прямого счета), вычитающие (обратного счета) и реверсивные (с изменением направления счета). Счетчики подразделяются на синхронные и асинхронные. У синхронных счетчиков все триггеры синхронизируются одними и теми же синхроимпульсами. Асинхронные счетчики имеют последовательную синхронизацию: последующий разрядный триггер синхронизируется выходными импульсами триггера предыдущего разряда.
В самом простом случае двоичный счетчик может быть построен на базе асинхронных Т-триггеров, соединенных последовательно. При этом сигнал счета поступает на вход Т-триггера младшего разряда счетчика. Выход Q триггера каждого разряда соединен со входом Т соседнего триггера более старшего разряда. Поскольку в процессе счета переключение триггеров отдельных разрядов в этом счетчике осуществляется последовательно разряд за разрядом, такой счетчик носит название счетчика с последовательным переносом. Наряду с последовательным возможны реализации параллельного и комбинированного переноса, которые подробно рассмотрены в [1].
Операция вычитания реализуется на основе аналогичной цепочки последовательно соединенных Т-триггеров, отличающейся тем, что входы последующих разрядов соединены с обратными выходами предшествующих триггеров.
Реверсивный счетчик может быть получен объединением схемы суммирующего и вычитающего счетчиков с введением логических элементов, обеспечивающих переключение направление счета. Схема реверсивного счетчика, временные диаграммы его работы и условное графическое обозначение показаны на рисунке 7.
При наличии единичного сигнала на линии «+» счетчик работает как суммирующий, а при наличии единичного сигнала на линии «–» – как вычитающий. Смена сигнала на линиях «+» и «–» позволяет оперативно изменять направление счета в непосредственно в процессе работы.
Рисунок .7 – Реверсивный счетчик