Регістри

Регістри є найбільш поширеним типом послідовносних вузлів. За способом приймання і видавання інформації регістри поділяють на такі групи: з паралельним прийманням і видаванням (мал.14.2,а), з послідовним прийманням і послідовним видаванням (мал.14.2,б), з послідовним прийманням і паралельним видаванням (мал.14.2,в), з паралельним прийманням і послідовним видаванням (мал.14.2,г), комбіновані (мал.14.2,д).

Регістри з паралельним прийманням і видаванням призначені для зберігання інформації і називаються регістрами пам’яті. Зміна вмісту регістра відбувається після зміни сигналів на входах Di, i = 0, 1, … , m-1 при надходженні певного рівня (С = 0 чи С = 1) або фронту синхросигналів. У якості розрядів регістра пам’яті використовуються синхронні D-тригери (мал.14.3,а), якщо інформація надходить у вигляді однофазних сигналів, або синхронні RS-тригери (мал.14.3,б), якщо інформація надходить у вигляді парафазних сигналів. Завчасне “очищення” регістра, тобто установлення усіх виходів у нульовий стан, виконується за допомогою асинхронних входів скидання тригерів Rа.

 

Qm-1 Qm-2 Q1 Q0 Q0   Dm-1 …D1D0   C C Dm-1 Dm-2 D1 D0 а б Qm-1 Qm-2 Q1 Q0 Q0 Dm-1 …D1D0   С С в М Dm-1 Dm-2 D1 D0 Q m-1 Q m-2 Q 1 Q 0 г     С   М Dm-1 Dm-2 D1 D0 д Мал.14.2. Основні типи регістрів.
D0
S T R C Ra   S T R C Ra  
D T   C Ra   D T   C Ra  

D0 Q0 Q0

D0

           
   
 
   
 


Q0 Q0

D1

D1 Q1 Q1

D1

Q1 Q1

                       
   
   
 
 
   
 
     
 
   
     
 
 
   
     
 

 

 


S T R C Ra
D
D T   C Ra
m-1 Qm-1 Dm-1 Qm-1

Dm-1

Qm-1 Qm-1

 


C C

R(Скидання ) R(Скидання)

а б

Мал.14.3. Регістри пам’яті.

 

Регістри з послідовним прийманням та видаванням інформації називаються зсувними регістрами. У такому регістрі (мал.14.2,б) перший розряд D0 числа D = Dm-1Dm-2 … D1D0, , що уводиться, подається на вхід одного, крайнього зліва, розряду Рm-1 регістра і уводиться у нього при надходженні першого синхроімпульсу - Qm-1 = D0. При надходженні наступного синхроімпульсу значення D0 з виходу Рm-1 уводиться у розряд Рm-2 (Qm-2 = D0), а у розряд Рm-1 надходить наступний розряд D1 числа (Qm-1 = D1) і т.д. Таким чином виконується послідовний зсув інформації на один розряд праворуч у кожному такті. Після надходження m синхроімпульсів увесь регістр заповнюється розрядами числа D, і молодший розряд D0 опиняється на виході Q0 регістра. Впродовж наступних m синхроімпульсів відбувається послідовний порозрядний вивід з регістра записаного числа, після чого регістр опиняється повністю очищеним.

Зсувні регістри звичайно реалізуються на D-тригерах (мал.14.4,а) або на RS-тригерах (мал.14.4,б), де для уводу інформації у перший розряд використовується інвертор.

  Увід Вивід D Qm-1 Qm-2 Q0     С а   Увід Qm-1 Qm-2 Вивід   D Q0 Qm-1 Qm-2 Q0 C   б Мал.14.4. Зсувні регістри: на D-тригерах (а), на RS-тригерах (б).

Паралельний вивід інформації із зсувного регістра здійснюється при підключенні виходів усіх розрядів регістра до окремих входів.

При проектуванні зсувних регістрів обов’язковою умовою є застосування тригерів, що синхронізуються фронтом. Це прямує з таких міркувань. Під час дії синхросигналу змінюються стани виходів тригерів, що підключені до входів сусідніх тригерів. Таким чином змінюється стан входів наступних тригерів, і якщо синхроімпульс ще не закінчився, тригери, що синхронізуються рівнем, перемикаються у новий стан. У результаті за час дії одного синхроімпульсу (один такт) інформація у регістрі зсунеться більш ніж на один розряд. Використання тригерів, що синхронізуються фронтом, вилучає таку можливість і забезпечує нормальну роботу регістра.

Для реалізації комбінованих регістрів у кожному розряді застосовується додатковий вентиль, за допомогою якого здійснюється один з двох режимів: зсув чи паралельне приймання інформації. На мал.14.5 наведена схема комбінованого регістру на D-тригерах. При х0 = 1 відбувається зсув інформації, а при х0 = 0 – паралельне занесення.

       
 
   

 

 


 

x0

& 1   &
Qm-1 Dm-2(Qm-3) D0 Q0

D TT   C
D TT   C
D TT   C
& 1   &
Dm-1(Qm-2) Qm-1 Qm-2

                       
   
 
   
   
   
 
 
   
 
 


Qm-1 Qm-2 Q1 Q0

C

Мал.14.5. Комбінований регістр.

 

Зсувні регістри, дозволяючі виконувати зсув як праворуч, так і ліворуч, називаються реверсивними. Реалізувати реверсивний регістр можна, скориставшись комбінованим регістром, якщо замість зовнішніх інформаційних сигналів підключити інверсні виходи наступних розрядів регістра. Тоді значення сигналу х0 буде впливати на напрямок зсуву.

Як прямує з попереднього розглядання регістри можуть виконувати зберігання та перетворення інформації. Зсув числа ліворуч чи праворуч на один розряд відповідає його множенню чи діленню на два. Тому регістри зсуву застосовуються у пристроях множення та ділення. Регістри з послідовним уводом та виводом здійснюють затримку передавання інформації на певну кількість тактів машинного часу. Таким чином, регістри є багатофункціональними вузлами.