14. Регистры. Классификация, управление и применение.

Регистрами называют устройства, предназначенные для приема, хранения и передачи информации. Последняя в регистре хранится в виде двоичного кода, каждому разряду которого соответствует свой элемент памяти (разряд регистра), выполненный на основе триггеров RS-, JK-, или D-типа.

Регистр представляет собой цифровую электронную схему, служащую для временного хранения двоичных чисел. В процессоре имеется значительное количество регистров, большая часть которых используется самим процессором и недоступна программисту (например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, и программист обратиться к этому регистру не может). Имеются также регистры, которые в принципе программно доступны, но обращение к ним осуществляется из программ операционной системы (например, управляющие регистры и теневые регистры дескрипторов сегментов). Этими регистрами пользуются в основном разработчики операционных систем. Существуют также так называемые регистры общего назначения (РОН), представляющие собой часть регистров процессора, использующихся без ограничения в арифметических операциях, но имеющие определенные ограничения.

Классификацию регистров можно провести по различным признакам, важнейшими из которых являются способ ввода-вывода информации и характер представления вводимой и выводимой информации.

15. Счетчики. Классификация, управление и применение.

Счетчик - узел ЭВМ, позволяющий осуществлять подсчет поступающих на его вход сигналов и фиксацию результата в виде многоразрядного двоичного числа. Счетчик, состоящий из n-триггеров, дает возможность подсчитывать до N сигналов, связанных зависимостью:

n = log2 NилиN = 2".

В ЭВМ счетчики используются для подсчета импульсов, сдвигов, формирования адресов и т.д. Функционально различают суммирующие, вычитающие, реверсивные счетчики. Они также отличаются друг от друга логикой работы дополнительных логических элементов, подключаемых к триггерам.

В основу построения любого счетчика положено свойство Т-триггеров изменять свое состояние при подаче очередного сигнала на счетный вход Т.

Действие четырехразрядного двоичного счетчика на JK-триггерах поясняют временные диаграммы, из которых следует, что до прихода первого импульса все триггеры находились в нулевом состоянии.

Срез первого импульса переключает нулевой триггер в единичное состояние. Затем срез второго импульса переключает его в нулевое состояние и т. д. Триггер под номером 1 переключается срезом импульса с выхода триггера 0 и т. д. Из временных диаграмм видно, что частота следования импульсов каждым триггером делится на 2. После прихода шестнадцати импульсов все четыре триггера находятся в таком же состоянии, как и до прихода первого импульса. Наблюдая состояние выходов Q0, Q1, Q2 и Q3 можно судить о том, сколько при­шло импульсов. Например, при нуле импульсов Q0 = Q1 = Q2 = Q3= 0. После прихода пятнадцати импульсов Q0 = Q1 = Q2 = О3= 1. В первом случае это соответствует записи числа 0 в виде 0000, а во втором - записи числа 15 в виде 1111. После прихода восьми импульсов Q0=Ql=Q2=0 и Q3=1. Следовательно, числа записываются в обратном порядке - последний разряд является высшим. В интегральном исполнении выпускаются 4-, 8- и 12-разрядные счетчики. Счетчики одновременно являются и делителями частоты в 2n раз, где n - число разрядов. Описанный выше счетчик называется асинхронным или последовательным. В нем каждый последующий каскад считает после предыдущего.