ЛЕКЦИЯ №14

Регистры.

План:

1. Назначение регистров.

2. Параллельные регистры.

3. Последовательные регистры.

4. Последовательно-параллельные регистры.

Ключевые слова:

Регистр, параллельный регистр, сдвигающий регистр, реверсивный регистр, однофазный регистр, парафазный регистр, последовательно-параллельный регистр, однотактный регистр, многотактный регистр, многодизъюнкциональный регистр.

Регистры, являющиеся одними из наиболее распространенных узлов ЭВМ, представляют собой много - разрядные схемы, число разрядов которых соответствует разрядности обрабатываемых слов. В каждом разряде имеется триггер и могут быть еще логические элементы.

Регистры могут выполнять многие микрооперации. К ним относятся:

• установка в нулевое или единичное состояние;

• прием слова в прямом и обратном коде;

• выдача слов из регистра в прямом или обратном коде;

• выполнение подразрядных логических операций над несколькими словами;

• сдвиг слов в разрядной сетке;

• преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно.

Для выполнения этих микроопераций наиболее удобно RS, JK, D – триггер.

Регистры различаются по способом приема и выдачи данных на параллельные (статические), последовательные (сдвигающие) и параллельно-последовательные.

В параллельных регистрах прием и выдача слов производится одновременно по всем разрядам. Основная функция параллельных регистров –хранение слова.

В последовательных регистрах слова принимаются и выдаются разряд за разрядом. Поскольку тактирующие сигналы сдвигают слово в разрядной сетке, такие регистры называются сдвигающими. Они бывают нереверсивными и реверсивными.

Последовательно-параллельные регистры имеют одновременно входы последовательного и параллельного приема слов и могут выполнять взаимные преобразования последовательных кодов в параллельных и наоборот.

По количеству каналов передачи данных различают парафазные и однофазные регистры.

В парафазных величины передаются по двум цепям каждая, т.е. каждый разряд передается в виде прямого значения переменной и ее инверсией , а в одноразрядных только по одной цепи ( или ).

По способу тактирования различают однотактные и многотактные регистры. Первые управляются одной последовательностью синхроимпульсов, а вторые – несколькими.

Параллельные регистры состоят из разрядных схем, не связанных между собой.

Параллельный регистр с однофазным входом и выходом принимает слово в 2 такта. Сначала все триггеры устанавливаются в “0” состояние, а на втором такте те триггеры, на входы которых подаются нулевые сигналы, устанавливаются в единичное состояние.

Регистр с парафазным входом имеет вдвое ююю входных цепей, но слово принимается быстрее, т.к. не требуется предварительная установка в нулевое состояние.

При парафазных входах каждый из триггеров получит по одному из входов нулевой сигнал, т.е. будет установлен в нужное состояние независимо от входного.

Если вместо RS-тригеров в схеме использовать D-триггеры, то получится схема с однофазным входом и записью без предварительного сброса триггеров в нулевое состояние.

Схема парафазного приема слова с двух направлений: по тактовому сигналу c1 принимается код ai, по сигналу c2 – bi.

Последовательные (сдвигающие) регистры.

Они представляют собой цепочку взаимно связанных разрядных схем.

Однотактный регистр со сдвигом вправо.

Схема на D-тригерах экономична по числу связей. Парафазные схемы на RS- и JK- триггерах могу обеспечивать более высокую помехоустойчивость. Парафазные связи внутри регистра можно сочетать с однофазного внешних входов, применив на входе инвертор, вырабатывающий величину Вх. в самой схеме.

Быстродействие регистров определяется временными характеристиками используемых в них триггеров.

Регистр со сдвигом влево.

Реверсивный сдвиг.

В сдвигающем регистре нельзя использовать простые тактирующие RS-триггеры, управляемые уровнем, т.к. пока действует сигнал “Сдвиг” передача данных из разряда в разряд будет проходить безостановочно и триггеры могут переключаться многократно, тогда как требуется сдвиг на 1 разряд.

При использовании триггеров с динамическим управлением возникает проблема временных состязаний сигналов. Но несмотря на это такие триггеры часто используются в сдвигающих регистрах.

Последовательно – параллельные регистры преобразуют последовательный код в параллельный путем приема последовательного кода и затем его параллельной выдачи и наоборот.

Иногда требуется сдвиг слова ни на 1 разряд, а на несколько разрядов.

Сдвигающим регистром это решается за число тактов, равным числу разрядов при сдвиге.

Многотактный регистр управляется несколькими тактовыми последовательностями. Наибольшее практическое применение нашли двухтактные с основным и дополнительным регистрами, построенными на простых одноступенчатых триггерах.

По такту c1 содержимое основного регистра юююю в дополнительный, а по такту c2 оно возвращается в основной регистр, но уже в соседние разряды, что соответствует сдвигу вправо.

Вопросы для контроля:

1. Какие микрооперации могут выполнять регистры?

2. Как классифицируются регистры?

3. В чем отличие статических и сдвигающих регистров?

4. В чем особенность реверсивных регистров?

5. Как передаётся информация в парафазных регистрах?

Литература:

1. Схемотехника ЭВМ. Учебник для ВУЗов под редакцией Соловьева Г.Н. – М.; Высш.шк., 1985, с.79-85.

2. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ – М.; Высш.шк., 1987, с.131-137.

3. Микропроцессоры т.2/ Под редакцией М.Н.Преснухина – М.; Высш.шк., 1986, с.113-117.