схемотехника лаб.работы / схемотехника лаб.работы / laba_6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 «Исследование регистров»

6.1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

-Ознакомится с назначением и принципом действия регистров; -Ознакомиться с практической схемой сдвигового регистра и исследовать его.

6.2 ПРИБОРЫ И ЭЛЕМЕНТЫ:

-учебный стенд;

-соединительные проводники.

6.3 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ:

Регистр - это узел вычислительной машины, который служит для хранения чисел и команд, регистры могут быть одноразрядными и много разрядными. По функциональному значению регистры делятся на регистры памяти или статические и регистры сдвига или динамические. Регистры памяти осуществляют приѐм и хранение чисел только в параллельном коде и представляют собой набор триггеров, в ряде случаев имеющие общие схемы синхронизации. Количество триггеров определяет разрядность регистра памяти. В зависимости от входов, реализованных в используемых триггерах, регистр осуществляет выдачу хранимого кода в памяти, инверсном или парафазном коде. Для построения регистров используются RS-триггеры, D-триггеры и JKтриггеры.

Q2

D TT2

C

Рис. 6.1

Сдвиговые регистры осуществляют не только хранение, но и как следует из названия, сдвиг хранящихся в них данных. Они используют для преобразования последовательного кода числа в параллельный и, наоборот, для сдвигов кодов чисел на определѐнное количество разрядов вправо или в лево, что бывает необходимо при нормализации чисел. Для реализации этих функций в сдвиговых регистрах

информационные входы триггеров связаны с соответствующими выходами других триггеров, входящих в регистр.

Регистр (рис. 6.1) работает следующим образом: с приходом положительного импульса синхронизации (или тактового импульса) первый триггер перейдѐт в нулевое состояние, так как на вход D до прихода импульса синхронизации поступал нулевой сигнал. Во второй триггер будет записываться состояние первого и так далее, в каждый следующий триггер будет записываться состояние предыдущего. Следовательно, число в регистре будет сдвинуто на бит числа. Под действием каждого последующего импульса синхронизации на выходе регистра (выход последнего триггера) получаем поочерѐдно каждый разряд записанного числа, начиная с младшего, т.е. в последовательном коде. Поэтому сдвиговые регистры иногда называются последовательными.

Регистры, в которых сдвиг информации может быть осуществлѐн как вправо, так и влево называются реверсивными и направление сдвига числа зависит от управляющего сигнала. Для реализации реверсивных регистров обычно используют два сигнала направления, и на вход триггеров регистра помещается логический элемент 2И-ИЛИ-НЕ.

Рис. 6.2

Регистр (рис. 6.2) работает следующим образом: допустим, что в регистре записано двоичное число 010. При наличии управляющего сигнала «Сдвиг вправо» с приходом положительного импульса синхронизации (или тактового импульса) триггер Т2 останется в нулевом состоянии, т.к. на вход D через элементы И-ИЛИ-НЕ до прихода импульса синхронизации поступал нулевой сигнал. По этой же причине T1 будет переключѐн в нулевое состояние, а триггер T0 - в единичное, т.к. на вход D поступал единичный сигнал. Таким образом, число в регистре будет сдвинуто на один разряд вправо. С приходом второго импульса синхронизации триггеры T2 и T1 останутся в нулевом состоянии, а T0 будет переключѐн из единичного состояние в нулевое. На входе регистра под действием каждого импульса синхронизации получаем поочерѐдно каждый разряд записанного числа, начиная с младшего, т.е. в последовательном коде. Таким образом, реверсивный регистр работает аналогично однонаправленному сдвиговому регистру за исключением наличия дополнительных входов направления сдвига.

Сдвиговые регистры можно построить так, чтобы при считывании в них сохранялась ранее записанная информация. При считывании числа из сдвигового во все его триггеры устанавливаются в состояние нуля, то есть информация в них не сохраняется после считывания. Если же иметь цепь связи старшего разряда с младшим, то при прохождении тактовых импульсов код каждого разряда будет последовательно поступать не только на выходы регистра, но и на вход старшего разряда (при сдвиге вправо) для перезаписи. Благодаря этому при непрерывном поступлении тактовых импульсов записанное число в регистре будет циркулировать, т.е. информация не потеряется. Регистры такого типа называются кольцевыми.

Сдвиговые регистры, реализованные в виде интегральных микросхем, обычно имеют дополнительные входы для записи параллельного кода и одновременного сброса

ЭКСПЕРИМЕНТ 2. Исследование сдвигового регистра.

Схема 8-разрядного сдвигового регистра изображена на рис. 6.4. Зарисуйте диаграмму записи в регистр одного из чисел, заданных по варианту в эксперименте 2.

Рис. 6.4.

6.6 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ:

ЭКСПЕРИМЕНТ 1. Исследование регистра хранения.

Временная диаграмма:

ЭКСПЕРИМЕНТ 2. Исследование сдвигового регистра.

Временная диаграмма: