Лекція 23. Регістри.

План.

 Регістр як вузол МП-системи. Призначення та класифікація.

 Регістри прийому та передачі інформації.

 Приклади схемної реалізації зсуваючого регістру.

Регістр як вузол МП-системи. Призначення та класифікація.

При виконанні різних арифметичних і логічних операцій і взагалі при обробці інформації виникає необхідність в зберіганні коду числа на протязі деякого часу. Іноді необхідно зсунути цей код вправо або вліво відносно розрядної сітки, підрахувати кількість імпульсів, вибрати задані комбінації кодів і таке ін. Такі операції виконують спеціальні пристрої МП-систем – вузли: регістри, лічильники, дешифратори та ін.

Регістр – це функціональний пристрій, призначений для прийому і запам’ятовування n–розрядного слова (коду) – х₁, х₂, х₃, …,х_n, а також для виконання над цим словом певних логічних перетворень.

Регістр уявляє собою сукупність тригерів, кількість яких відповідає кількості розрядів в слові, і допоміжних схем, що забезпечують у загальному випадку виконання таких операцій:

• встановлення регістра в нуль («скидання»);

• прийом слова з іншого пристрою (регістра, суматора, ЗП та ін.);

• передачу слова в інший пристрій (регістра, суматора, ЗП та ін.);

• перетворення коду числа (перетворення прямого коду в зворотній і навпаки та ін.);

• зсув слова вправо або вліво на потрібну кількість розрядів;

• перетворення послідовного коду слова в паралельний і навпаки.

В регістрах звичайно виконуються також і порозрядні логічні операції:

• логічне додавання;

• логічне множення;

• «АБО із виключенням» (додавання за mod 2).

Схеми конкретних регістрів можуть допускати виконання лише деяких із вказаних операцій.

Відповідно до вказаних функцій регістри в більшості своїй виконуються на тригерах з роздільними (встановлюючими) входами. Прийомом, видачею і іншими операціями в регістрі керують спеціальні сигнали, що надходять по керуючих шинах на вхідні і вихідні клапани тригерів регістра.

Операцію передачі коду слова в регістр і з регістра можна здійснювати паралельно і послідовно. При послідовній передачі коду слова всі розряди слова передаються послідовно в часі один за одним. При паралельній передачі коду слова всі його розряди передаються одночасно, кожний через своє коло.

Регістри прийому і передачі інформації.

На схемах, що наводяться далі, будуть показані лише ті кола, про які безпосередньо йде мова. Якщо, наприклад, говориться, що регістр містить код слова, то існують кола, по яких цей код заноситься в регістр, але щоб не захаращувати малюнок, ці кола не показані.

Схема двотактного регістру, що здійснює прийом і передачу інформації паралельним кодом наведена на рис. 1, а його умовне позначення – на рис. 3. В цій схемі використовуються RS–тригери, група вхіднихІ₁ і вихідних І₂, І₃ схем.

Попередньо необхідно всі  розряди встановити в нульовий    стан (перший такт). Інформація в регістр заноситься одночасно по шинах х₁, х₂, …, х_n тільки в тому випадку, коли на шину «Пр» поданий керуючий сигнал прийому інформації (другий такт). При цьому через схеми І₁ проходять сигнали встановлення тригерів в стан 1 тільки в тих розрядах, де х_і = 1.

Записаний в регістр код слова буде зберігатись в ньому, доки не буде знову поданий сигнал встановлення регістра в стан 0. Прямий код слова, що зберігається в регістрі, буде виданий при надходженні на шину «ВП» керуючого сигналу «Видача прямого коду». При цьому код слова з прямих виходів тригерів регістра пройде через групу схем І₂ і в кожному розряді на виході буде вироблений сигнал Q _i = x _i.

Сигнал видачі інверсного коду – «Видача інверсного коду», – що може бути поданий на шину «ВІ», дозволяє через групу схем І₃ отримати інверсне значення коду, що зберігається в регістрі, при цьому в кожному його розряді виробляється значення коду Q _i =x _i.

Встановлення тригерів регістра в стан 0, перед тим як записати в них інформацію, призводить до витрат часу. Для збільшення швидкодії регістрів використовується парафазна передача інформації з регістра на регістр. При цьому використовуються обидва входи тригера і по ним одночасно подаються сигнали 1 і 0. Схема передачі парафазних кодових сигналів в регістрах наведена на рис. 2. Код, записаний в регістр Рг1, передається при наявності на шині «Пр» керуючого сигналу прийому інформації в регістр Рг2.

Передача коду здійснюється через групу схем І₁ і І₂ (при цьому через схеми І₁ передаються прямі, а через    схеми І₂ – інверсні значення змінних). На одиничних і нульових входах кожного тригера регістра Рг2 виникає комбінація 1 і 0 або 0 і 1 вхідних сигналів, що встановлюють тригери цього регістра в потрібний стан незалежно від його початкового стану.

Умовні графічні позначення описаних регістрів наведені на рис. 3.

Рис. 3. Умовні графічні позначення регістрів прийому–передачі інформації паралельним кодом:

а) – двотактний регістр; б) – регістр з парафазною передачею інформації.