9. Регистры.

Регистром называют устройство, осуществляющее прием, хранение и выдачу двоичных чисел в определенном коде. В отличие от запоминающих устройств в регистрах информация хранится не более нескольких тактов.

Запоминающими элементами в регистрах служат триггеры, число которых равно числу разрядов хранимых чисел. Комбинационные схемы регистров служат для ввода и вывода хранимых чисел, преобразования их кодов, сдвига кодов на то или иное число разрядов.

Регистры подразделяют на параллельные (регистры памяти), последовательные (регистры сдвига) и параллельно-последовательные (например, ввод - в параллельном коде, вывод – в последовательном или наоборот).

Исходным состоянием регистра является нулевое. После ввода двоичного числа Х1 триггеры переходят в состояния, соответствующие значениям разрядов числа Х1, которые хранятся до момента передачи его другому устройству либо до ввода в регистр другого числа Х2.

Параллельный регистр

Для хранения n-разрядного двоичного числа регистр должен состоять из n одинаковых элементарных схем (рис. 1). Для параллельного ввода на вход каждого из n триггеров подается соответствующий разряд вводимого числа Х.

В качестве примера синтезируем регистр, позволяющий вводить 2-х разрядное число Х=(х1, х2), хранить Х и выводить содержимое регистра. Для выполнения этих операций подходит RS-триггер (рис. 1).

Рис. 1. Параллельный регистр на RS-триггерах

В нулевое состояние оба триггера переводятся подачей единичного сигнала на вход ТR, и подачей нулевого сигнала на входы х1 и х2. Для запоминания числа Х, двоичные разряды подаются на входы х1 и х2. Для вывода числа активизируем сигнал Тпр. Тогда на выходе установится значение Q1 и Q2.

Последовательные (сдвигающие) регистры

Наиболее распространенным видом регистров являются сдвиговые регистры. Сдвиговым регистром называют цифровую схему, состоящую из последовательно включенных триггеров, содержимое которых можно сдвигать на один разряд влево или вправо подачей тактовых импульсов.

На рис. 2 приведена структурная схема сдвигового регистра на синхронныхJK-триггерах. Рассмотрим действие регистра при записи в него числа 0011, начиная с правого – младшего разряда.

0

Вх

До записи числа все триггеры устанавливают в нулевое состояние. Затем на вход схемы подается серия импульсов, соответствующая записываемому числу, а на вход С подаются тактовые импульсы.

Сначала на вход поступает импульс, соответствующий первому из записываемых разрядов. В конце тактового импульса он дает Q3=1 на выходе 3-го триггера. В конце следующего тактового импульса информационный импульс продвигается на выход следующего триггера и т.д. Одновременно продвигаются вправо и другие цифры записываемого числа.

После прихода 4-х тактовых импульсов все число оказывается записанным в 4-х триггерах, причем старший разряд числа записи в левом триггере, а младший – в правом. Чтобы записанная информация сохранилась, дальнейшем сдвиг прекращается. Это осуществляется прекращением подачи тактовых импульсов.

Выдача информации у такого регистра может быть параллельной, так и последовательной. При параллельной выдаче информация снимается одновременно с выходов всех триггеров. Последовательная выдача осуществляется с выхода Q0, при последующих тактовых импульсах.