3. Регистры

Регистры  синхронные последовательностные узлы, выполняющие две основные функции обработки данных:

• хранение (фиксирование, запоминание) кодов, представленных двоичными числами, например: кодов операций машинных команд, адресов операндов, данных для вычислений, условий переходов, результатов конечных или промежуточных арифметических или логических вычислений;

• поразрядные операции:

• над двумя словами  дизъюнкция, конъюнкция, сложение по модулю два, инверсия сложения по модулю два;

• над одним словом  изменение направления передачи данных, преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот, сдвиги влево и вправо логические, циклические и арифметические.

По структуре регистр содержит набор однотипных триггеров с запараллеленными управляющими входами, при этом количество триггеров определяется разрядностью слова. Построение регистров для обработки четырёхразрядных слов на базе D- и jk-триггеров показано на рис. 4.6.

Независимо от типа триггеров, использующихся в регистре (см. рис. 3.9 и 3.11), все операции с данными выполняются синхронно либо во время поступления фронта по входу С (рис. 4.6), либо во время поступления среза (для триггеров с другим типом синхронизации).

Операция с регистром, в данном случае его обнуление, выполняется в произвольный момент времени при подаче активного уровня по входу R, так как вход R обладает приоритетом по отношению к другим входам и обнуляет регистр.

Построение регистра на базе D-триггеров (рис. 4.6,а) позволяет создать структуру параллельной загрузки данных, так как данные поступают одновременно на все входы D_i. Структура на базе D-триггеров позволяет создать группу регистров хранения, особенность функционирования которой  однофазный синхронный приём данных.

Построение регистра на базе jk-триггеров (рис. 4.6,б), позволяет создать структуру последовательной загрузки данных поступающих на вход D₀. Структура на базе jk-триггеров позволяет создать группу регистров последовательно-параллельного преобразования, особенность функционирования которой  парафазный синхронный приём данных.

Для упрощения начертания регистров на принципиальных схемах используются их условные графические обозначения (рис. 4.7).

Контрольные вопросы и упражнения

1. Поясните, почему совокупность уравнений (4.4) никогда не приведёт к возникновению запрещённой комбинации на входах R и S универсального триггера.

2. Принципиальная схема суммирующего счетчика М = 16, приведённая на рис. 4.3, реализована на базе автомата Мýра. Синтезируйте аналогичную принципиальную схему на базе автомата Ми́ли. Сравните результат синтеза.

3. Используя методику синтеза триггеров, изложенную в гл. 3, синтезируйте триггер для реализации принципиальной схемы суммирующего счетчика М = 16, приведённой на рис. 4.3 (заменить входы R и S триггера на входы Е и Р). Сравните реализацию принципиальных схем на двух типах триггеров.

4. Синтезируйте принципиальную схему декадного счётчика на базе автомата Мýра для триггеров типа jk, D, и RS. Сравните результат реализации.

5. Синтезируйте принципиальную схему кольцевого восьмиразрядного счётчика с бегущей единицей на базе автомата Мýра для jk-триггеров с возможностью начальной установки 4₁₀.

6. Синтезируйте принципиальную схему конечного автомата для удаления комментариев при компиляции программы на языке ассемблера. Комментарий  произвольная строка, ограниченная символами «/*…*/» либо двумя символами «//» и символом «конец строки».

7. Сформируйте принципиальную схему для регистров, условные графические обозначения которых приведены на рис. 4.7.

8. Сформируйте принципиальную схему и условное графическое обозначение регистра, обладающего возможностью как последовательно-параллельного преобразования, так и параллельно-последова-тельного преобразования. Сравните результат с рис. 4.6.

116