0

Лекция № 8 Регистры Содержание

Введение.

Учебные вопросы (основная часть):

1. Общие сведения

2. Последовательные регистры

3. Параллельные регистры

Заключение

Литература:

1. Л1. Е.П.Угрюмов «Цифровая схемотехника», Санкт-Петербург, 2000г. с. 143-150

2. Л2. Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И.Гуров «Аналоговая и цифровая электроника», М.-Горячая линия- Телеком, 2000г. с. 580-588

3. Л4. Ю.А.Браммер. И.Н.Пашук «Импульсные и цифровые устройства», М.-Высшая школа, 1999г. с. 256-260

4. Л5. Б.А.Калабеков «Цифровые устройства и микропроцессорные системы», М.: «Горячая линия - телеком», 2000 г. с. 126-131

5. Л6. В.Н.Маркелов и др. «Основы вычислительной техники комплексов радиоэлектронного оборудования», 1990г. с. 142-151

Учебно-материальное обеспечение:

1. Полилюкс

2. Слайды

3. Плакаты

Текст лекции Введение

К функциональным узлам с элементами памяти относятся регистры, счётчики, сумматоры, пересчётные устройства. Отличительной особенностью является наличие элементов памяти, которые хранят результат воздействия на узел входных сигналов в предыдущие моменты времени. Сигналы на выходах такого узла определяются входными сигналами и состоянием элементов памяти, т.е. последовательностью входных сигналов.

1. Общие сведения

Регистр – цифровой автомат, предназначенный для приема, запоминания и выполнения определённых операций.

Назначение регистров.

Основным назначением регистров является:

0. временное хранение двоичного числа;

1. сдвиг числа (как в микрокалькуляторе);

2. выполнение логических операций (сложение, умножение, преобразование кода);

Классификация регистров.

Регистры классифицируются по следующим основным признакам:

0. По функциональным свойствам (по виду выполняемых функций):

0. накопительные регистры (регистры памяти, хранения);

1. сдвигающие регистры (регистры сдвига вправо, влево, реверсивные);

2. приёмные регистры;

3. передающие регистры;

0. По способу ввода и вывода информации:

0. параллельные регистры (регистры памяти);

1. последовательные регистры (регистры сдвига);

2. комбинированные регистры (параллельно-последовательные, последовательно-параллельные);

0. По направлению передачи информации:

0. однонаправленные;

1. реверсивные.

0. По количеству разрядов:

0. трёхразрядные регистры;

1. четырёхразрядные регистры;

2. пятиразрядные регистры и т.д.

Устройство регистров.

Элементами структуры регистров являются синхронные триггеры D-типа, либо RS- (JK)-типа с динамическим или статическим управлением.

Количество триггеров в регистре соответствует количеству разрядов числа. Регистры имеют в своём составе комбинационные схемы, которые играют вспомогательную роль.

Рассмотрим основные типы регистров:

0. последовательные;

1. параллельные;

2. кольцевые.

2. Последовательные регистры

Ввод и вывод информации в последовательных регистрах (регистрах сдвига) осуществляется последовательно разряд за разрядом (в последовательном коде).

Синтез регистра последовательного типа сводится к нахождению уравнений входов (i+1)-го разряда. Для этого так же, как и при синтезе синхронных счетчиков, необходимо заполнить диаграммы Вейча для уравнений входов с использованием прикладной диаграммы Вейча и характеристической таблицы функционирования используемого триггера. Из диаграмм Вейча и получают уравнения входов (i+1)-го разряда. В дальнейшем определяют тип триггеров, из которых будет строиться регистр.

Назначение последовательного регистра.

Последовательный регистр предназначен для:

1. преобразования последовательного двоичного кода в параллельный;

2. преобразования параллельного двоичного кода в последовательный;

3. выполнения арифметических и логических операций;

4. выполнения операции временной задержки сигналов (т.е. в качестве цифровых элемент временной задержки).

5. запоминание многоразрядных двоичных чисел;

6. сдвиг хранимого числа на любое число разрядов

Устройство последовательного регистра.

Последовательный регистр состоит из соединённых между собой определённым образом триггеров (D-, JK-, RS-типа).

Условное обозначение последовательного регистра.

Для примера рассмотрим условное обозначение последовательного регистра на микросхеме К155ИР1.

Здесь “И” обозначает, что это элементы дискретных и арифметических устройств, “Р” -регистр.

Рис. 1 УГО последовательного регистра

Принцип действия последовательного регистра.

Принцип действия последовательного регистра заключается в следующем:

с приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого каждого разряда в соседний без изменения информации.

Т.е. каждый разряд выдаёт информацию в следующий и одновременно принимает новую информацию из предыдущего разряда. Причём, данное действие (сдвиг) осуществляется с приходом каждого сдвигающего импульса.

Схема последовательного регистра.

Рассмотрим устройство 4-х разрядного последовательного регистра на JK-триггерах. (Рис. 2)

Рис. 2 Схема последовательного регистра

Работа последовательного регистра.

Записанное число поступает по одному входу в виде последовательного кода. Т.е. значения разрядов предаются последовательно, подобно тому, как прочитывается многоразрядное число. (Например: 1010).

Перед записью числа регистр обнуляется по входу R.

Разряды двоичного числа, начиная с младшего, в виде “0”и “1” последовательно поступают на вход старшего разряда регистра. Поступление данных происходит с поступлением тактового импульса сдвига. Данные импульсы продвигают вводимое число вдоль регистра, пока младшие разряды n-разрядного числа не окажутся в младших разрядах регистра.

Регистры работающие по такому принципу называются регистрами сдвига вправо.

В случае, если сдвиг осуществляется от младшего разряда к старшему, то регистр называется регистром сдвига влево. Для реализации такого регистра необходимо вход каждого триггера соединить с выходом последующего триггера

Недостатком последовательного регистра является поразрядный ввод данных. Кроме того возможна потеря крайнего информационного бита информации.

Для устранения первого недостатка применяются параллельные регистры.

Для устранения второго недостатка последовательных регистров (потеря крайнего бита информации) используются кольцевые регистры.