Регістри

4.1. Загальна характеристика регістрів

Регістром називається типовий функціональний вузол комп'ютера, призначений для приймання, тимчасового зберігання, перетворення і видачі   n-розрядного двійкового слова. Регістр містить регулярний набір однотипних тригерів, в кожному з яких зберігається значення одного двійкового розряду машинного слова. Найчастіше використовують тригери  типів RS, JK і D (рис. 4.1).

Рис. 4.1 Схема регістра на D-тригерах Регістри, призначені тільки для приймання (записування), зберігання і передачі інформації, називаються елементарними або фіксаторами. Регістри, в яких зберігання даних поєднується з мікроопераціями зсуву, називаються зсувовими. Елементарні регістри будують на одноступеневих тригерах, а зсувові – на двоступеневих або D-тригерах з динамічним керуванням. Логічна функція регістра позначається буквами RG (register). Регістри забезпечують зберігання команд, адреси пам'яті, результатів операцій, індексів та ін. Регістри класифікують за такими ознаками: способом  керування записуванням – асинхронні та синхронні; способом записування і видачі двійкових слів – паралельні, послідовні й універсальні; у паралельних регістрах записування і видача слів виконується одночасно всіма розрядами, а в послідовних – розряд за розрядом в напрямку від молодших розрядів до старших або навпаки; універсальні регістри забезпечують як паралельний, так і послідовний обмін інформацією; числом ліній для представлення значення одного розряду слова (біта інформації) – однофазні й парафазні; при однофазному поданні значення кожного розряду слова передається по одній лінії зв'язку, а при парафазному – по двох лініях (одночасно відображається пряме та інверсне значення розряду); числом тактів для записування слова – одно-, дво- і багатотактні; складом мікрооперацій, які виконуються: установлювальні, записування, читання, порозрядні логічні й зсуву, а також перетворення послідовного коду в паралельний і навпаки; напрямом зсуву – односторонні (лівий або правий зсув) і двосторонні (реверсивні); типом тригерів, що використовуються;      елементною структурою – потенціальні, імпульсні й потенціально-імпульсні.

4.2. Установлювальні мікрооперації. Однофазний і парафазний спосіб записування інформації

Установлювальні мікрооперації служать для переключення регістрів у певний стан. Наприклад, установлення регістра в стан "0" або "1"; установлення парних розрядів у стан "0", а непарних – у стан "1"; записування в регістр деякої константи або обнуління деяких байтів та ін. Установлювальні мікрооперації переважно використовують асинхронні входи регістра, наприклад, вхід скидання R для схеми,  зображеної  на рис. 4.1. У регістрах на RS- або JK- тригерах можливий однофазний або парафазний спосіб записування інформації. При однофазному записуванні значення кожного розряду слова А=АnAn-1…Аi …А1  надходить по одній лінії зв'язку на вхід S (або J) відповідних тригерів. Після зчитування записаної інформації регістр має обнулятися по спільному R  входу (рис. 4.2). Таким чином, при однофазному записуванні частота обміну інформацією зменшується, оскільки процеси введення і скидання чергуються. Рис.4.2 Схема регістра з однофазним записом даних При парафазному записуванні інформації значення кожного розряду слова  А передається по двох лініях зв'язку. При цьому пряме значення Аі надходить на вхід S (або J) відповідних тригерів, а інверсне значення  – на вхід R (або K). У цьому випадку не потрібне попереднє скидання регістра в стан "0", тому що таку функцію виконує сигнал   (рис.4.3). Рис.4.3 Схема регістра з парафазним записом даних У регістрах на D-тригерах, які мають один інформаційний вхід, можливий тільки однофазний спосіб записування інформації. З приходом чергового синхроімпульсу записується нова інформація або при відсутності даних на вхідній шині стан регістра автоматично обнуляється (див. рис.4.1). При необхідності збереження інформації на декілька тактів у регістрах на D-тригерах потрібно використати дозволяючий V-вхід, або блокувати проходження синхроімпульсу на С-вхід.