3. Регистры (определение). Функциональная схема трехразрядного

последовательного регистра.

Регистр – этот узел ЭВМ предназначенный для хранения кода слова, и выполнения над хранимым словом ряда операций.

Количество разрядов регистра зависит от количества триггеров входящих в его состав.

Операции выполняемые в регистре:

• Установка регистра в 0-ое состояние;

• Сдвиг кода слова;

• Передача кода слова из одного регистра в другой.

Типы регистров:

• Параллельный регистр – предназначен для хранения кода слова, и передача слова в другой регистр;

• Последовательный регистр – предназначен для последовательного сдвига слова влево или вправо;

Трехразрядный последовательный сдвигающий регистр построенный на синхронных D – триггерах

R – установка триггеров в 0-ое состояние

ОС – обратная связь.

С – номер такта, Q₀,Q₁,Q₂ – входы регистра.

При каждом тактовом импульсе происходит сдвиг кода слова вправо.

Для сохранения информации в регистре при ее передачи в другой регистр вводится обратная связь, и вместе с записью информации в следующий регистр происходит восстановление информации в исходный регистр.

Сдвигающие регистры могут быть реверсивными, т.е. осуществлять сдвиг информации как влево так и вправо в зависимости от сигнала в цепи управления.

4.Мультиплексоры (определение описание входов и выходов). Функциональная

схема матричного мультиплексора, вывод переключательной функции.

ЭТО цифровые многопозиционные переключатели, по-другому, коммутаторы. Мультиплексоры предназначены для коммутации в желаемом порядке информации, поступающей с нескольких входных шин на одну выходную и преобразования параллельного кода, поступающего на информационные входы, в последовательный код на выходе. Мультиплексоры обладают двумя группами входов и одним, реже двумя взаимодополняющими выходами. Входы подразделяются на информационные, на которые непосредственно поступает код слова и служебные (управляющие), к ним относятся: адресные и разрешающие (стробирующие) входы. В зависимости от комбинации сигналов на адресных входах, происходит передача бита информации с одного из информационных входов на выход. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то максимальное число информационных входов будет равно 2ⁿ. Набор сигналов на адресных входах определяет конкретный информационный вход, который будет соединён с выходным выводом. Разрешающий (стробирующий) вход управляет одновременно всеми информационными входами независимо от состояния адресных входов. Запрещающий сигнал на этом входе блокирует действие всего устройства. Наличие разрешающего входа расширяет функциональные возможности мультиплексора, позволяя синхронизировать его работу с работой других узлов. Разрешающий вход употребляется также для наращивания разрядности мультиплексоров. Демультиплексоры в функциональном отношении противоположны мультиплексорам. В демультиплексорах сигналы с одного информационного входа распределяются в желаемой последовательности по нескольким выходам, то есть происходит преобразование последовательного кода слова в параллельный. Выбор нужной выходной шины, как и в мультиплексоре, обеспечивается кодом на адресных входах. При m адресных входах мультиплексор может иметь, в зависимости от конструкции, до 2^m выходов. На Рис. 1 показана логическая структура мультиплексора “четыре линии к одной” (4:1). Она содержит четыре информационных входа D0-D3, два адресных входа Х1 и Х2 и разрешающий вход С. Вход Х1 принадлежит младшему разряду, Х2 - старшему. Когда разрешающий вход находится под высоким потенциалом Uвх (логическая единица), один из входов логических элементов “И” будет под низким и, следовательно, на их выходах также будут нулевые уровни независимо от состояния остальных входов. Выходной сигнал в этом случае также будет Y=0.

Рис.1 Логическая структура мультиплексора вида (4:1)

Схема управления выполнена так, что при разрешающем сигнале на входе С любые комбинации сигналов на адресных входах Х1 и Х2 создают условия, при которых на входах (а, значит, и на выходах) трёх логических элементов “И” существуют потенциалы низкого уровня, неактивные для элемента “ИЛИ”.

Состояние четвёртого элемента “И” и сигнала на выходе мультиплексора определяется сигналом на информационном входе. Двоичные числа (00; 01; 10 и 11), эквивалентны индексу задействованного информационного входа (D0; D1; D2; D3).

Так, например, двоичное число 10 на адресных входах обеспечит селекцию шины D2. У мультиплексоров, выпускаемых в виде отдельных микросхем, число информационных входов не превышает шестнадцати. Увеличение числа входов обеспечивается путём наращивания. Наращивание можно выполнять двумя способами: объединением нескольких мультиплексоров в пирамидальную (древовидную) систему, либо последовательным соединением разрешающих входов и внешних логических элементов. На практике применяют оба метода.

Пирамидальные мультиплексоры (Рис. 2) строятся по ступенчатому принципу, причём обычно применяются две, реже - три и более ступени. Пирамидальный характер схемы состоит в том, что каждая ступень, начиная с первой, имеет больше входов, чем последующая.

Младшие разряды кода адреса подаются на адресные входы первой ступени, а ступеням более высокого ранга соответствуют старшие разряды адресного кода. Общее число информационных входов при однотипных мультиплексорах младшего ранга равно произведению числа входов отдельных мультиплексоров и числа самих мультиплексоров: Nвх.общ = Nвх*n.

Для очень больших Nвх.общ понадобится третий ряд мультиплексоров. Порядок их подключения не требует пояснений. Общее число входов определяется по той же формуле.

Недостатками пирамидального наращивания считается повышенный расход микросхем, а также невысокое быстродействие из-за суммирования задержек при последовательном прохождении сигналов по ступеням пирамиды. Логическая структура матричного демультиплексора представлена на рис. 3.

Рис.3 Логическая структура демультиплексора вида (1 : 4).

Здесь Х2 и Х1 - адресные входы, D - информационный вход, С - разрешающий. Схема управления выполнена также как, и у мультиплексора, только задача состоит в переключении одного входящего сигнала на один из четырех выходов. У демультиплексоров, как и у мультиплексоров, увеличение числа входов обеспечивается путем наращивания.