Краткие теоретические сведения. «Моделирование регистров»

Лабораторная работа №10

«Моделирование регистров»

Цель и содержание работы

Целью лабораторной работы является моделирование работы цифровых регистров.

Краткие теоретические сведения

Регистры— это узлы ЭВМ, служащие для хранения инфор­мации в виде машинных слов или их частей, а также для выпол­нения над словами некоторых преобразований. Регистр состоит из связанных друг с другом триггеров, каж­дый из которых служит для хранения 0 или 1. Количество триг­геров определяет разрядность регистра. Число разря­дов и быстродействие устройства являются важнейшими показателями регистра. Низкое быстродействие огра­ничивает максимальную частоту тактовых импульсов системы управления, которая обеспечивает запись, считывание и про­стейшую обработку информации.

С помощью ре­гистра можно выполнять следующие операции:

· установка всех разрядов регистра в состояние логического нуля или логической единицы;

· прием и хранение в регистре n-разрядного слова;

· сдвиг хранимого в регистре слова вправо или влево на за­данное число разрядов.

В зависимости от выполняемых функций регистры подразде­ляются на регистры хранения и регистры сдвига. На рис. 1 показана функциональная схема четырёхразрядного параллельного регистра хранения, выполненного на RS-триггерах. Для записи информации в двоичном коде сначала выпол­няют операцию обнуления триггеров путем подачи соответст­вующих сигналов на все R-входы и S-входы. После этого через S-входы осуществляют либо переключения триггеров (для запи­си 1), либо не меняют их состояния (для сохранения 0). Считывание информации, заключенной в регистре, осуществляется с Q-выходов триггеров регистра, и может производит­ься как в прямом, так и в обратном порядке.

Рисунок 1. Четырёхразрядный параллельный регистр хранения

Операция сдвига достигается в сдвиговых регистрах путем перемещения информации вправо и влево — в соответствии с операциями деления и умножения двоичных чисел на значения 1, 2, 3,.... В регистрах сдвига обычно применяют соединен­ные последовательно D-триггеры с тремя входами: информаци­онным (D-вход), сдвигающим (С-вход) и установочным (R-вход). При этом С-входы и R-входы всех триггеров объединяют для одновременного управления (при сдвигах или установке нуля) всем устройством. На рис. 2 показана функциональная схема четырёхразрядного сдвигового регистра.

Рисунок 2. Четырёхразрядный параллельный регистр сдвига