47. Регистры хранения

Регистры хранения. Регистры хранения обеспечивают запись, хранение и выдачу информации в параллельном коде. От количества триггеров, входящих в состав регистра, зависит разрядность записанного числа. Так, при наличии четырех триггеров можно записать четырехразрядное слово, восьми – восьмиразрядное и т.д. Схема простейшего трехразрядного параллельного регистра хранения приведена на рис. 3.13,а.

а) б) в)

Рис. 3.13. Параллельный регистр хранения на JK-триггерах (а), D-триггерах (б) и его условное обозначение (в)

Информация в триггеры ,,записывается по срезу импульса на входе. Так, если все триггеры находятся в нулевом состоянии:,,, а на входах,,имеется логическая единица, то в момент окончания импульса, поданного на вход, на всех выходах появится логическая единица. Код 111 будет храниться в регистре до тех пор, пока не окончится следующий импульс синхронизации на входеи триггеры не примут новые состояния, характеризуемые сигналами на входах. Инверторы,,необходимы для обеспечения нормального функционированияJK-триггеров и подачи логической единицы на входы J и K. При применении D-триггеров принципиальная схема регистра хранения существенно упрощается (рис. 2.13,б). Так как сигнал на выходе D-триггера определяется сигналов на его входе, то в схему не требуется вводить дополнительные инверторы. Запись числа происходит по фронту на входе синхронизации. Для стирания информации на вход следует подать логический нуль. Условное обозначение регистра показано на рис. 2.13,в.

Промышленностью выпускается большое количество микросхем регистров хранения (К1500ИР150, К1500ИР151, К531ИР19П, К531ИР20П, К531ИР22П^*, К555ИР22^*, К555ИР27, К555ИР15^*, К1804ИР1^*, К580ИР82^* и др.). Они различаются количеством разрядов, функциональными возможностями и режимами управления. У отдельных регистров есть выходы, имеющее третье состояние, и соответствующие управляющие входы (они помечены знаком ^*).

Ряд микросхем содержат несколько регистров (многорегистровые): К1802ИР1^*, К1002ИР1, К555ИР26^*, К561ИР12^* и др.

48. Регистры сдвига

Регистры сдвига. Регистры сдвига схемотехнически аналогичны счетчикам и чаще всего выполняются на основе D-триггеров.

С их помощью можно: записать и хранить цифровое слово в последовательном коде; изменить положение цифрового слова в разрядах регистра путем сдвига его влево или вправо; преобразовать числа, представленные в параллельном коде, в числа в последовательном коде, и наоборот. Соответственно и считывание информации в них может быть выполнено двумя способами: в течение определенного времени в последовательном коде; одновременно в параллельном коде.

Если схема регистра выполнена так, что записанная информация может сдвигаться только в одном направлении (вправо или влево), то его называют однонаправленным. Если сдвиг цифрового слова возможен в обе стороны (вправо и влево), то говорят, что регистр двунаправленный или реверсивный.

Регистры, в которых возможно сдвигать цифровые слова вправо и влево, записывать их как в последовательном, так и в параллельном кодах и считывать в последовательном и параллельном кодах, называют универсальными.

Принципиальная схема простейшего однонаправленного регистра на D-триггерах приведена на рис. 3.14,а, условное обозначение его показано на рис. 3.14,б.

Рис. 3.14. Схема однонаправленного сдвига (а) и его условное обозначение (б)

Двоичное число, которое требуется записать в последовательном коде, подается на вход . Запись каждого разряда происходит «по фронту» импульсов синхронизации, подаваемых на вход. Они должны следовать с той же частотой, с которой меняются сигналы на входе, но для четкой и уверенной работы должны быть сдвинуты относительно него по фазе так, чтобы фронты импульсов не совпадали. Входиспользуется для установки всех триггеров в нулевое состояние.

Так как в составе регистра имеется четыре триггера – он четырехразрядный. В него может быть записано двоичное число, состоящее из четырех разрядов, например 0101. Так как триггер типа D есть триггер задержки, то при приходе сигнала старшего разряда числа и импульса на вход в первом триггерезапишется его значение. Во втором триггересостояние не измениться, так как новое значение сигнала на выходе триггераи соответственно на входепоявится только через промежуток времени. Все триггеры срабатывают одновременно по фронту импульса синхронизации. Поэтому сигнал, появившийся на их входе через промежуток времени, не может изменить их состояние. И только при следующем импульсе синхронизации сигнал выхода триггеразапишется в триггер. Но он по той же причине не успеет изменить состояние триггера. Нужен третий импульс синхронизации, чтобы значение разряда, записанное в триггерпри первом импульсе, записалось в триггери т.д. Таким образом, при каждом импульсе синхронизации число каждого разряда перемещается направо и записывается в следующий триггер.

Состояние выходов триггеров характеризует записанное двоичное число в параллельном коде. Для получения числа в последовательном коде на входнеобходимо подать дополнительные импульсы синхронизации. При этом выходной сигнал триггерапоследовательно принимает значения, записанные в разрядах регистра.

Промышленностью выпускается большое количество регистров сдвига: К1500ИР141, К531ИР11П, К1533ИР31, К555ИР8, К561ИР2 и др. На входах ряда регистров установлены буферные усилители, у которых есть третье высокоимпедансное состояние.