21.4. Регистры
Регистр — это узел ЭВМ, предназначенный для приема, хранения и выдачи по команде числовых кодов. Наибольшее применение регистры находят в устройствах оперативной обработки информации. Регистр представляет собой сборку из триггерных и логических элементов. В зависимости от формы представления числа, используемой при вводе его в регистр (параллельной или последовательной), регистры подразделяют на накопительные и сдвигающие.
Накопительные регистры (параллельные) могут только принимать, запоминать и выдавать числовую информацию. Одна из типовых схем такого регистра показана на рис. 21.15, а. Он состоит из трех триггеров с прямыми входами и шести элементов И: на входах триггеров И1 И3, И5 и на прямых выходах триггеров И2, И4, И6.
R-входы триггеров присоединены к шине установки их в исходное состояние УСТ «0». На первые входы элементов И (х1, х2 и х3) поступают коды чисел, подлежащие записи. Их вторые входы подключены к шине генератора импульсов записи u3. Считывание информации производится с выходов yl, у2, у3 конъюнкторов.
Сдвигающий регистр (последовательный) можно получить, если ячейки параллельного регистра (рис. 21.15,а) соединить последовательно: выход старшего разряда подключить ко входу младшего, т. е. коллектор правого триггера предыдущей ячейки связать со счетным входом последующей (причем связь должна содержать элемент задержки импульсов во времени). Элемент задержки реализуется либо с помощью цепей, содержащих катушку индуктивности и конденсатор, либо на основе устройств с материалами, обладающими инерцией электропроводности (например, ртути). Выходы сдвигающего регистра и его ячеек присоединяют в зависимости от применения к решающим блокам или к схемам управления электрическими приводами технологических объектов. Если с заданной частотой подавать запускающие импульсы на вход x1 и шины uз и ис, то ячейки регистра будут одна за другой перебрасываться и поочередно включать управляемые цепи. Условное изображение регистра приведено на рис. 21.15,б. В средней части под буквами RG одно- или двусторонняя стрелка означает, что регистр сдвигает в одну или обе стороны. Слева от прямоугольника показаны входные цепи, справа — выходные.
21.5. Шифраторы и дешифраторы
Комбинация электрических сигналов, однозначно соответствующая данному числу, называется кодом числа. Устройство, преобразующее цифровые коды входных чисел в сигналы для выполнения логических операций, называется шифратором (кодером). Обратное преобразование сигналов в код осуществляется дешифратором (декодером). Шифратор в совокупности с дешифратором позволяет решать задачу преобразования одного кода в другой (например, десятичных чисел в двоичную систему счисления и наоборот). Шифраторы и дешифраторы выполняют в виде комбинаций триггеров и простых логических элементов И, ИЛИ, НЕ и их комбинаций.
Шифраторы. На рис. 21.16,а показана принципиальная схема шифратора для преобразования кода десятичного числа в код двоичного числа, на рис. 21.16,б дано его условное обозначение (входы обозначены десятичными цифрами, а выходы — двоичными кодовыми эквивалентами, символ CD соответствует английскому слову coder). Входы шифратора — ключи К0 — К9 — служат для ввода цифр десятичного числа разряда единиц. Выходы — это вертикальные проводники, соединенные через резисторы R1 — R4 с источником энергии и корпусом. Диоды каждого горизонтального проводника (строки) вместе с резисторами образуют элементы И. Код двоичного числа формируется из электрических сигналов, соответствующих сумме слагаемых где N — двоичное число;n — разряд числа. При нажатии определенного ключа элемент И формирует электрический сигнал, являющийся кодом двоичного числа.
Дешифраторы. Применяются в устройствах вывода информации в ЭВМ, когда преобразуют двоичные эквиваленты в десятичные числа. На рис. 21.17, а показана принципиальная схема дешифратора двоичных чисел в десятичные в виде матрицы с диодными элементами И. Ее входные шины (горюоктальные) присоединены к прямым и инверсным выходам триггеров, выходные шины 0 — 9 (вертикальные) могут подключаться к печатающей цифры машине или к индикаторам. Сопротивления резисторов R и r значительно выше сопротивления диодов. На рис. 21.17, б дано условное обозначение дешифратора [где прямые и инверсные входы (слева) обозначены двоичными числами разрядов, а выходы (справа) — десятичными цифрами; DC — от слова decoder].