Дослідження роботи регістрів

Мета роботи – вивчити принцип дії та методи синтезу регістрів паралельної та послідовної дії, що виконані на основі мікросхем малого та середнього ступеня інтеграції, набути навичок складання та дослідження схем з регістрами.

3.1. Короткі теоретичні відомості

Регістрами називаються пристрої для приймання, збереження та багаторазового відтворення інформації в двійковому коді. За способом запису інформації розрізняють регістри паралельної та послідовної дії. В регістрах паралельної дії числа передаються паралельним кодом (в усі розряди водночас) паралельними каналами зв'язку. В регістрах послідовної дії число, що записується, передається послідовним кодом (по черзі, починаючи з молодшого або старшого розряду) одним каналом зв’язку.

Регістри застосовуються також для зсуву кода числа, тобто переміщення його на кілька розрядів праворуч або ліворуч. Такі регістри називають зсуваючими.

Регістри будуються з тригерів, причому кожному розряду числа, що записується в регістр, відповідає свій тригер. Окрім тригерів до складу регістрів входять різні логічні схеми, які забезпечують приймання (запис) та зчитування інформації, встановлення 0, перетворення коду тощо.

Схема чотири розрядного регістра паралельної дії, що складається з D- тригерів, показана на рис. 3.1. Число записується в регістр і зчитується в паралельному коді.

Рис. 3.1

Входи DI1, DI2, DI3, DI4 являють собою інформаційні входи регістра. На них подаються розряди двійкового числа, яке підлягає запису. Запис інформації відбувається після подачі на входи синхронізації тригерів C тактового імпульсу. Перед проведенням запису регістр слід привести у вихідний нульовий стан подачею 0 на інвертуючі входи R-тригерів.

Прямі виходи тригерів DO1 – DO4 є виходами регістра, на яких зберігається та відтворюється записана інформація.

На рис. З.2 наведена схема зсуваючого регістра. В такому регістрі інформація, що подається на вхід D→, записується послідовно, символ за символом. Перед початком роботи регістр встановлюється с нульовий стан короткочасною подачею 0 на входи R-тригерів. Запис кожного символу інформації в регістр здійснюється у два етапи – спочатку на вхід D→ подається символ (0 або 1), починаючи з молодшого розряду числа, а потім на вхід синхронізації С – тактовий імпульс. При цьому відбувається запис першого символу інформації в перший тригер регістра. Під час запису наступного символу попередні автоматично перезаписуються в наступні тригери, а в перший тригер регістра записується новий інформаційний символ і т. д. Зчитування записаної інформації в паралельному коді відбувається з виходів DO1 – DO4.

Рис. 3.2

Якщо виникає необхідність зчитування записаної в регістр інформації в послідовному коді з виходу DO4, на вхід D→ подається 0, а на вхід синхронізації C – чотири тактових імпульси зсуву.

На рис. 3.3 наведена схема універсального регістра, інформація в який може заноситись у послідовному або паралельному коді. Перед записом інформації необхідно виконати скид регістра короткочасною подачею 0 на вхід R. Для паралельного запису інформації в регістр на входи DI1 – DI3 подаються розряди двійкового числа, що записується. Запис відбувається в момент подачі 1 (короткочасно) на вхід WR.

Рис. 3.3

Інформація записується по входах S- тригерів DD6 – DD8 регістра та відображується на прямих виходах DO1 – DO3. Робота універсального регістра у режимі послідовного запису аналогічна роботі схеми рис. 3.2, що вже описувалася.