2. Регистры
Регистр — логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.
Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами. Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединённых друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.
Основой построения регистров являются D-триггеры.
Типичными для регистров являются следующие операции:
приём слова в регистр;
передача слова из регистра;
поразрядные логические операции;
сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
установка регистра в начальное состояние (сброс).
Регистры классифицируются по следующим видам:
накопительные (регистры памяти, хранения);
сдвигающие.
В свою очередь сдвигающие регистры делятся:
1) по способу ввода-вывода информации на:
параллельные (регистры хранения) – информация вводится и выводится одновременно по всем разрядам;
последовательные (регистры сдвига) – информация бит за битом «проталкивается» через регистр и выводится также последовательно;
комбинированные – осуществляется параллельный ввод и последовательный вывод или наоборот.
2) по направлению передачи информации:
однонаправленные
реверсивные.
3) по основанию системы счисления:
двоичные
троичные
десятичные
Параллельный регистр
Параллельные регистры осуществляют прием и выдачу информации в параллельном коде, а это значит, что для передачи каждого разряда используется отдельная линия. (рис.10)
Для записи информации в регистр на его входах (D0-D3) нужно установить логические уровни, после чего на вход синхронизации (C) подать разрешающий импульс — логическую единицу. После этого на выходах Q0-Q3 появится записанное слово. Регистры запоминают входные сигналы только в момент времени, определяемый сигналом синхронизации.
В условном обозначении возле каждого входа D указывается степень двоичного разряда, который должен быть запомнен в этом триггере регистра. Точно таким же образом обозначаются и выходы регистра. То, что микросхема является регистром, указывается в центральном поле условно-графического обозначения символами RG.
Рис.10. Схема и условное обозначение параллельного регистра
Последовательный регистр
Последовательный регистр обычно служит для преобразования последовательного кода в параллельный и наоборот. Применение последовательного кода связано с необходимостью передачи большого количества двоичной информации по ограниченному количеству соединительных линий. При параллельной передаче разрядов требуется большое количество соединительных проводников. Если двоичные разряды последовательно бит за битом передавать по одному проводнику, то можно значительно сократить размеры соединительных линий на плате и размеры корпусов микросхем.
Принципиальная схема последовательного регистра, собранного на основе D-триггеров и позволяющего осуществить преобразование последовательного кода в параллельный: (рис.11).
В этом регистре триггеры соединены последовательно, то есть выход первого соединён с входом второго и т.д.
Рис.11. Схема и условное обозначение последовательного регистра