Регистр

Регистр - это функциональный узел накапливающего типа, предназначенный для приема, хранения и осуществления простых преобразований над двоичными числами.

Число разрядов в регистре называют его длинной. В N-разрядном регистре может быть написано 2^N различных комбинаций двоичного числа. Структурно N-разрядный регистр состоит из N триггеров и комбинационной схемы (КС), обеспечивающией выполнение регистром соответствующих операций (рис.19).

Входы Y₁,Y₂,..,Y_m являются управляющими и определяют выполняемую регистром операцию; Xi и Z_i -информационные входы и выходы; A,B и C-информационные и тактирующие входы триггеров соответственно. В качестве ячеек памяти могут использоваться RS-, JK-, D- и Т-триггеры.

Рис.19. Структурная схема регистра

В зависимости от функционального назначения регистры подразделяются на накопительные (регистры памяти) и сдвигающие. В свою очередь, сдвигающие регистры по способу ввода-вывода информации делятся на параллельные, последовательные и универсальные (параллельно-последовательные и последовательно-параллельные), а по направлению передачи информации - на однонаправленные и реверсивные.

Регистры памяти - простейший вид регистров. Их назначение - хранить двоичную информацию небольшого объема в течении короткого промежутка времени. Эти регистры представляют собой набор синхронных триггеров, каждый из которых хранит один разряд двоичного числа (КС практически отсутствует). Ввод и вывод информации производится практически одновременно во всех разрядах параллельным кодом. Ввод обеспечивается тактовым командным импульсом, с приходом которого происходит обновление записанной информации. На рис.20 представлена схема 2-разрядного регистра памяти на двух D-триггерах.

Рис.20. Двухразрядный регистр памяти на D-триггерах

Значительно большую область применения находят сдвигающие регистры. Сущность операции сдвига состоит в перезаписи содержимого триггера каждого разряда в соседний с приходом тактового импульса. Порядок следования нулей и единиц хранимого числа при этом не меняется.

Регистры сдвига могут осуществлять преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот, служить в качестве цифровых элементов задержки. На рис.21 приведена схема 2-разрядного регистра сдвига с последовательным вводом. В этом регистре

Рис.21. Двухразрядный сдвигающий регистр с последовательным вводом

каждый тактовый импульс сдвигает бит из младшего разряда в старший (сдвиг влево). Работу приведенной схемы можно описать уравнениями:

где n-номер такта.

Универсальный регистр сдвига К155ИР1

В качестве более сложного регистра рассмотрим четырехразрядный универсальный регистр , выполненный на интегральной микросхеме К155ИР1. Этот регистр может выполнять следующие операции: ввод информации параллельным кодом, ввод информации последовательным кодом, сдвиг вправо (в сторону младших разрядов).