Использование jk-триггера
На рис. 4.24 представлены варианты построения различных триггеров на базе синхронного JK-триггера.
Рис. 4.24. Способы использования JK-триггера
4.6 Регистры и регистровые файлы
Регистр – последовательностное логическое устройство, осуществляющее приём и запоминание n- разрядного слова (кода), х1, х2,… хn-1, xn, а также выполнение определённых микроопераций над этим словом. Число разрядов в регистре называют его длиной. В n-разрядном регистре может быть записано 2n различных n-разрядных двоичных чисел, т.е. находится в 2n различных состояниях. Регистр представляет собой упорядоченную совокупность триггеров (RS-, D- или JK- типов с динамическим или статическим управлением). Разрядность регистра соответствует количеству используемых в нём триггеров. Каждый триггер имеет прямой и инверсный выходы, используемые соответственно для получения прямого и инверсного кодов. Кроме триггеров в состав регистра входит комбинационная схема, формирующая функцию возбуждения (входные сигналы) триггеров. Регистры – самые распространенные узлы цифровых устройств. Они оперируют с множеством связанных переменных, составляющих слово. Над словами выполняется ряд операций: прием, хранение, сдвиг в разрядной сетке. С помощью регистров можно осуществлять операции преобразования информации из одного вида в другой (последовательного кода слова в параллельный и т.п.), а также некоторые логические операции (поразрядное логическое сложение и умножение и т.п.).
По виду выполняемых операций над словами различают регистры накопительные (памяти, хранения), предназначенные для приёма и передачи информации, и сдвигающие.
По количеству входных каналов регистры бывают одно- и парофазными. В однофазных регистрах информация поступает на каждый разряд только по одному каналу (прямому или инверсному), а в парофазных – по обоим каналам.
По количеству тактов управления, необходимых для записи кода слова, различают одно-, двух- и многотактные (n-тактные) регистры.
По способу приёма и передачи информации различают последовательные (с записью кода числа путем его последовательного сдвига тактирующими сигналами, начиная с младшего или старшего разряда), параллельные (с записью числа во все разряды одновременно параллельным кодом) и параллельно- последовательные регистры.
В параллельных регистрах прием и выдача слов производится по всем разрядам одновременно. В них хранятся слова, которые могут быть подвергнуты поразрядным логическим преобразованиям.
В последовательных регистрах слова принимаются и выдаются разряд за разрядом. Их называют сдвигающими, т.к. тактирующие сигналы при вводе и выводе слов перемещают их в разрядной сетке. Сдвигающий регистр может быть нереверсивным (с однонаправленным сдвигом) или реверсивным (с возможностью сдвига в обоих направлениях).
Последовательно-параллельные регистры имеют входы-выходы одновременно последовательного и параллельного типа. Существует несколько вариантов последовательно-параллельных регистров: с последовательным входом и параллельным выходом (SIPO, Serial Input – Parallel Output), параллельным входом и последовательным выходом (PISO, Parallel Input – Serial Output), а также варианты с возможностью любого сочетания способов приема и передачи слов.
Для современной схемотехники характерно построение регистров на триггерах, преимущественно с динамическим управлением. Многие регистры имеют выходы с третьим состоянием, некоторые из них относятся к числу буферных, т.е. рассчитаны на работу с большими емкостными и/или низкоомными активными нагрузками. Это обеспечивает их работу непосредственно на магистраль без дополнительных схем интерфейса.