1.5 Регистры: назначение и классификация. Параллельные и последовательный регистр. Особенности Схемотехнические реализации и работа.

1.5 РЕГІСТРИ: ПРИЗНАЧЕННЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ. ПАРАЛЕЛЬНІ ТА ПОСЛІДОВНІ РЕГІСТРИ. ОСОБЛИВОСТІ СХЕМОТЕХНІЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ. Назначение регистров – прием, хранение и выдача двоично-кодированной информации (двоичных чисел, слов). Они используются в качестве безадресных запоминающих устройств, преобразователей и генераторов кодов, устройств временной задержки цифровой информации, делителей частоты и др.

Классификация:

Различают параллельные регистры, последовательные, последовательно-параллельные и параллельно-последовательные. Регистры бывают парафазные и однофазные (Однофазные - поступает код числа. Парафазные - вместе с кодом числа поступает и его инверсия) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕГИСТРЫ применяются для  хранения  информации, представленной в виде двоичного кода. Такие  регистры  должны  по тактовому разрешающему сигналу (это может быть  короткий  импульс или фронт импульса) принимать параллельный код  входной  информации и хранить его до прихода следующего разрешающего сигнала.  Для построения параллельных регистров наиболее удобны  однотактные или двухтактные D-триггеры. На рис. показан пример параллельного регистра на  однотактных D-триггерах, управляемых потенциалом. В момент подачи  на синхровходы С1, С2 коротких положительных импульсов двоичный  код со входов D1...D4 защелкивается в триггеры и может быть  прочитана на выходах Q1...Q4.

Параллельный регистр на однотактных D-триггерах

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ РЕГИСТРЫ (или регистры сдвига) широко  применяются в цифровой  вычислительной  технике  для  преобразования последовательного кода в параллельный, или параллельного в последовательный.

Последовательные регистры можно реализовать ТОЛЬКО на  двухтактных триггерах, управляемых фронтом.  На  рис. приведена схема сдвигающего регистра на последовательно соединенных D-триггерах.

Вход D1 первого триггера служит для приема в регистр  информации в виде последовательного кода.

По восходящему фронту на входе "С" информация  со  входа  D1 запишется в первый триггер, а логический уровень, который был  на выходе Q1 до начала восходящего фронта тактового импульса,  запишется во второй триггер. И так каждый последующий  триггер  устанавливается в состояние, в котором до этого находился предыдущий, осуществляя тем самым сдвиг информации на один разряд вправо.

1.6 Счетчики: назначение и классификация. Асинхронных счетчики. Особенности Схемотехнические реализации и работа.

1.6 ЛІЧИЛЬНИКИ: ПРИЗНАЧЕННЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ. АСИНХРОННІ ЛІЧИЛЬНИКИ. ОСОБЛИВОСТІ СХЕМОТЕХНІЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ. Счетчики - это устройства предназначенные для подсчета числа сигналов, поступающих на его вход и фиксация этого числа в виде кода хранящегося в триггерах. Количество разрядов счетчика определяется наибольшим числом, которое должно быть получено в каждом конкретном случае. Для подсчета и выдачи результата счетчики имеют один вход и n выходов, где n -количество разрядов. В общем случае счетчик имеет 2? устойчивых состояния, включая и 0 -е. Количество устойчивых состояний называется коэффициентом пересчета счетчика (М= 2?).

По назначению счетчики подразделяются на: простые и реверсивные.

Простые счетчики- счетчики, работающие только на сложение или вычитание.

Реверсивный счетчик может работать и на сложение и на вычитание.

Суммирующий счетчик предназначен для выполнения счета в прямом направление, т.е. с приходом очередного сигнала показатель счетчика увеличивается на 1.

Вычитающий счетчик предназначен для счета в обратном направлении, т.е. с приходом новогосигнала счетчик уменьшается на 1 . По способу организации счета счетчики бывают:  асинхронные или синхронные.

По способу организации цепей переноса между разрядами счетчика счетчики бывают:  последовательные, параллельные и частичнопараллельные.

Видно, что триггер младшего разряда переключается каждым счетным импульсом, т.е. входом счетчика служит вход этого триг­гера. Состояния второго и третьего триггеров меняются соответст­венно каждым вторым и четвертым импульсом. Это обеспечивается последовательным соединением триггеров.

Из правила прибавления к двоичному числу единицы также известно, что изменение значения i-го разряда происходит тогда, когда до прибавления очередной единицы все предыдущие разряды были единицами. Отсюда следует правило: если триггеры имеют прямой счетный вход, то он подключается к инверсному выходу предыдущего триггера; если имеет инверсный вход, то он подклю­чается к прямому выходу.

Иллюстрирующий пример трехразрядного суммирующего счет­чика с временными диаграммами работы и условным изображени­ем приведен на рис. 13.27. Счетчик может принимать 8 различных состояний, которые повторяются через каждые 8 входных импуль­сов (Kn=8). С наибольшей частотой переключается триггер младшего разряда, следовательно, разрешающая способность счетчика определяется временем задержки переключение триггера (Тст=Ттг). Это положение распространяется на все типы двоичных счетчиков.

При подаче на вход вычитающего счетчика одного счетного импульса ранее записанное в нем число уменьшается на единицу. Принципы построения вычитающих счетчиков основаны на правилах вычитания двоичных чисел и отличаются от принципов построения суммирующих счетчиков лишь тем, что если триггеры имеют прямой вход +1, то его подключают к прямому выходу предыдущего триггера, если вход инверсный, то подключают к инверсному выходу.

На рис. 13.28 приведен  пример,   аналогичный рис. 13.27. Здесь дополнительный вход S позволяет предварительно устанавливать все триггеры в единичное состояние.