5.3. Регистры

Регистром называют цифровой узел, предназначенный для записи и хранения информации.

Помимо хранения некоторые виды регистров могут преобразовывать информацию, например из последовательной во времени формы в параллельную, сдвигать записанную информацию на один или несколько разрядов в сторону младшего или старшего разрядов, инвертировать код.

В соответствии с назначением различают регистры хранения и регистры сдвига. По принципу хранения информации – на статические и динамические. Статические – на потенциальных триггерах, динамические – на элементах памяти типа конденсатор (практически используется входная емкость МДП-транзистора).

Характеристики регистров:

• разрядность: определяется количеством триггеров для хранения информации;

• быстродействие: характеризуется максимальной тактовой частотой, с которой может производиться запись, чтение и сдвиг информации.

Основу регистров хранения составляют одноступенчатые асинхронные RS-триггеры. Каждый триггер служит для хранения одного разряда числа. На рис. 5.21 приведена схема одного разряда регистра и его условное изображение.

а	б
Рис. 5.21. Регистр хранения: а – схема одного разряда; б – условное изображение

Регистр имеет информационные входы b₀÷ b_n, вход разрешения записи (P), установки 0 (R), управления считыванием в прямом коде (сч1), в инверсном коде (сч2) и выходы Q₀÷Q_n. Управление режимом работы осуществляется подачей уровня 1 на соответствующий вход.

Регистры сдвига предназначены для преобразования информации путем ее сдвига под воздействием тактовых импульсов. Такие регистры представляют собой совокупность последовательно соединенных триггеров, как правило двухступенчатой структуры. Число триггеров определяется разрядностью записываемого слова. По направлению сдвига различают регистры прямого сдвига (в сторону младшего разряда), обратного сдвига (в сторону старшего разряда) и реверсивные (направление сдвига переключается). Пo способу ввода и вывода информации – на параллельные, последовательные и комбинированные.

Сущность сдвига состоит в том, что с приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого триггера каждого разряда в соседний разряд без изменения порядка следования единиц и нулей.

На рис. 5.22 приведена схема комбинированного регистра сдвига и его условное изображение.

В основу положены синхронные D-триггеры с установочными входами. Информация может загружаться последовательно, для этого используется вход D. С приходом каждого тактового импульса вводится один бит информации.

а	б
Рис. 5.22. Регистр сдвига: а – схема; б – условное изображение

При параллельной нагрузке информация подается одновременно на все входы b₀÷b₂, при подаче единицы на вход разрешения записи (PE) осуществляется загрузка во все триггеры одновременно. Направление сдвига указывается стрелкой на условном изображении регистра (на рис. 5.22, б – сдвиг в сторону младшего разряда).