Лабораторна робота №6

Проектування та дослідження роботи регістрів

Мета: вивчити методи проектування регістрів, їх призначення та типи, отримати навички в нарощуванні розрядності паралельних та послідовних регістрів.

Теоретичні відомості.

(література: 1, c. 111-120; 2, с. 144-158; 3, с. 186-187; 4, с. 606-608)

Регістри – складні вузли цифрової автоматики, які служать:

1. для запису (запам’ятовування) двійкових слів паралельного чи послідовного формату;

2. для зберігання цих слів протягом довільного часу;

3. для зсуву слів відносно розрядної сітки вправо або вліво (тільки регістри зсуву);

4. для видачі запам’ятованого слова в паралельному чи послідовному форматах.

Крім цього, майже в усіх регістрах передбачене встановлення в “0” (скид).

В залежності від способу обробки інформації регістри бувають:

1. паралельними, коли запис, зберігання і видання відбувається для всіх розрядів одночасно, тобто в паралельному форматі;

2. послідовними, коли запис, зберігання і видання відбувається для всіх розрядів почерзі:

• зі зсувом вправо;

• зі зсувом вліво;

• реверсивними (зі зсувом вправо та вліво);

3. послідовно-паралельними та паралельно-послідовними (перше слово характеризує спосіб запису, друге – спосіб видачі);

4. універсальними або багатофункціональними (з можливістю паралельного та послідовного запису, зі зсувом вправо та вліво).

В залежності від способу введення інформації регістри бувають з однофазним та парафазним входом. Регістри з однофазним входом передбачають для введення одного розряду один інформаційний вхід. Регістри з парафазним входом передбачають для введення одного розряду два інформаційних входи (один в прямому коді, інший в зворотньому).

Регістри проектуються на основі тригерів, як правило використовуються D-тригери.

Паралельні регістри.

Паралельні регістри також називають регістрами пам’яті. Класичні паралельні регістри приймають і видають значення лише в паралельному форматі і не передбачають можливості зсуву даних.

Схема паралельного 4-розрядного регістра на D-тригерах зображена на рисунку 6.1. Дані для запам’ятовування в наведеному регістрі подаються на інформаційні входи a₀-a₃, їх запис до регістра відбувається при поданні синхроімпульсу на входи С тригерів. Після надходження синхроімпульсу записане до регістра значення видається на виходи Q₀-Q₃, звідки воно може зчитуватися іншими схемами.

Рисунок 6.1 - Паралельний 4-розрядний регістр на D-тригерах.

Регістри зсуву.

Найбільш типовим різновидом регістра зсуву є класичний послідовний регістр, який передбачає запис і видачу даних в послідовному форматі. Для того, щоб записати наступний розряд до такого регістра, необхідно зсунути на одну позицію вже збережені в ньому значення.

Схема послідовного 4-розрядного регістра зі зсувом вправо зображена на рисунку 6.2. Такий регістр дозволяє зчитувати інформацію в послідовному коді. Якщо значення виходів Q0-Q3 послідовного регістра зробити доступними, то інформацію можна зчитувати і в паралельному коді, при цьому регістр буде послідовно-паралельним. В послідовних регістрах кожний новий синхроімпульс зміщує інформацію в регістрі від розряду до розряду, тому такі регістри ще називають регістрами зсуву. Регістри послідовного типу не можуть використовувати прозорі тригери, так як за час синхросигналу всі розряди перейдуть в однаковий стан.

Рисунок 6.2 - Послідовний 4-розрядний регістр на зі зсувом вправо.

Схема послідовного 4-розрядного регістра зі зсувом вліво зображена на рисунку 6.3.

Рисунок 6.3 - Послідовний 4-розрядний регістр на зі зсувом вліво.

Комбінуючи схеми зсуву вправо і вліво і використовуючи додаткові керуючі сигнали V₁ і V₂ для визначення напрямку зсуву, можна построїти регістр з можливістю виконання зсуву в обох напрямках (рисунок 6.4). Такий регістр називається реверсивним. При подачі сигналу дозволу на керуючий вхід V₁ включається схема зсуву вправо. Реверсивний регістр при цьому перетворюється в регістр зсуву вправо. При подачі сигналу дозволу на керуючий вхід V₂ включається схема зсуву вліво. Реверсивний регістр при цьому перетворюється в регістр зсуву вліво.

Рисунок 6.4 - Реверсивний 4-розрядний регістр

Завдання 6.1.1.

На базі тригерів ТТЛ і ТТЛШ логіки розробити паралельний регістр (регістр пам’яті) на шість розрядів. Вимоги до проектованого пристрою наведено в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1.

№ вар.

Елемент пам’яті для реалізації і-го розряда регістра Ri

Входи попередньої установки

Строб запису

Органі-зація виходів

R5

R4

R3

R2

R1

R0

R

S

С

Q

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

-

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТВ9

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ2

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

+

-

+

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

-

+

-

-

↑

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

-

+

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

-

+

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

-

-

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТМ2

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

+

-

-

-

↑

-

+

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТВ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТМ2

-

-

-

-

↑

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ2

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

-

+

-

+

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

-

+

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ2

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

-

-

-

-

↓

+

-

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТВ9

ТМ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ2

-

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТМ2

ТМ9

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ2

-

+

-

-

↑

-

+

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ2

+

-

+

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↑

-

+

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

+

-

-

-

↓

+

-

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↑

-

+

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

-

-

-

-

↓

+

-

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ9

ТВ9

ТМ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТМ9

-

-

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ2

ТМ9

+

-

-

-

↓

+

-

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТМ2

ТМ9

ТМ9

-

+

-

-

↑

-

+

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ2

ТМ9

+

-

-

-

↓

+

-

ТВ9

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТВ9

-

+

-

+

↑

-

+

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

+

-

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↑

-

+

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТВ9

-

-

-

-

↓

+

-

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

-

+

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↓

+

-

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ9

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ9

ТВ15

ТВ9

ТВ9

ТМ9

ТМ9

-

-

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТВ9

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТВ9

ТВ9

+

-

+

-

↓

-

+

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

-

-

-

-

↓

-

+

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТВ15

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

-

-

-

-

↑

+

-

ТВ15

ТВ9

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТВ9

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТМ2

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТВ15

ТМ2

ТМ2

ТВ9

ТВ9

ТВ15

-

+

-

+

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТМ2

ТВ9

-

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТВ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ15

ТМ9

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ2

ТВ15

ТМ9

-

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ15

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТВ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ9

ТВ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТВ9

ТМ2

ТМ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ2

ТВ15

-

-

+

-

↓

-

+

ТМ2

ТВ15

ТМ9

ТМ2

ТМ9

ТВ9

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТВ15

ТВ9

ТМ2

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТВ15

ТВ9

ТМ2

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТВ9

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТВ15

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ2

ТВ15

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ15

ТМ9

ТМ9

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-

ТВ9

ТВ9

ТВ15

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТВ9

ТМ9

ТВ15

ТМ9

ТМ9

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ2

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТВ9

-

+

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ2

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТМ9

-

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ2

ТВ15

ТВ9

ТВ9

ТВ15

+

-

-

+

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТМ9

ТМ2

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТМ2

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ15

ТВ9

ТМ2

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТВ9

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТВ15

-

+

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТВ9

ТВ15

ТВ9

ТМ9

ТВ15

-

-

-

-

↑

+

-

ТМ2

ТМ9

ТВ9

ТМ9

ТМ9

ТВ15

+

-

-

-

↓

-

+

ТМ2

ТМ9

ТМ9

ТМ9

ТМ2

ТВ15

-

+

-

-

↑

+

-