2015-06-26
1073
Цель: изучение и использование регистров в современной ЭВМ
План:
- Общее понятия о регистрах
- параллельный регистр
- последовательный регистр
- сдвигающий регистр
- 64 разрядный регистр
Регистр это узел ЭВМ, представляющий собой упорядочную совокупность электронных запоминающих элементов с системой управления входными и выходными сигналами.
Или Регистром называется совокупность из n одноразрядных элементов, предназначенных для хранения п-разрядных двоичных кодов.
Регистр (Register) ячейка памяти сохраняющая одно слово (8, 16 или 32 разряда). Регистры выполняются на элементах памяти (триггерах) и являются последовательными устройствами (с памятью). Совместное использование 8 триггеров позволяет запоминать 8 – разрядные двоичные числа. Загружаться и разгружаться регистры могут параллельно или последовательно.
Регистры созданы на основе двухступенчатых триггеров, которые используются для устойчивой работы.
Он предназначенный для выполнения следующих основных микроопераций над М- разрядным входным кодом:
|
|
|
1. Прием и хранение в регистре кода числа.
2. Передача числа из регистра в прямом или обратном коде.
3. Сдвиг хранимого регистре кода на заданное число разрядов влево или вправо.
4. Преобразование представления из параллельной формы записи в последовательную и наоборот при приеме или выдаче n- разрядного кода
Регистры выполняют и простейшие логические действия
· Установку фиксированного кода
· Инверсию состояния
Регистры бывают трех типов:
- Регистр параллельного действия
- Регистр последовательного действия
- Регистр последовательно- параллельного действия
Регистр параллельного действия
 D0
 D1
D2
D3
| PG |
 Q0
 Q1
 Q2
 Q3
|
 C
 Q
| ||
 Q
R
|
В регистре параллельного действия на n-разрядах ввод и вывод числа осуществляется параллельным способом причем число может быть передано в прямой и обратном кодах. Перед подачей числа все триггеры регистра устанавливаются в исходное, нулевое состояние. Затем на шины D0-D3 поступают разряды числа. Одновременно с ними на вход «С» подается стабилизирующий импульс разрешающий запись в регистр. Элементы «И» на входах (обоих), которых окажется «1» срабатывают и соответствующие триггеры регистра перейдут из нулевого состояния в единичное состояние. Записанные таким образом числа хранятся в регистре и могут быть выданы на выход Q в прямом коде через элементы U2 и в обратном коде через элементы U3, число в регистре при считывании сохраняются. Поэтому его можно считывать многократно.
Регистры параллельного действия отличается высоким быстродействием, их используют в арифметических запоминающих и других устройствах ЭВМ.
|
|
|
Регистр последовательного действия
| D
R
C
| PG | Q0
Q0
Q1
Q1
Q2
Q2
|
При подаче на вход R положительного импульса все триггеры регистра устанавливаются в нулевое состояние на вход D подается логический уровень равный старшему разряду числа. При подаче импульса напряжения на вход С (синхронизирующего импульса) первый триггер устанавливается в состояние, соответствующее уровню входа D и на выходе Q0 . Появляется сигнал, равный входу D. Далее на вход D подается следующим старшим разрядом разряд числа. При подаче на вход С второго перепада напряжения 1-ый триггер устанавливается в соответствие входу D, а триггер 2 –в соответсвующее с логическим уровнем на входе Q0 Т.е. в соответствии с предыдущим состоянием триггера №1 и т.д. Таким образом 1-ый логический уровень поданный на вход D после n-операций, окажется в энном триггере.
Регистр последовательно - параллельного действия
D
С
 S
|  PG
| Q0
Q1
Q2
|
 D
D
D
D
|
Работу регистра последовательно –параллельного типа рассмотрим на примере сдвигающего регистра. Для записи чисел в последовательной форме служит вход D.
D0-D3 –для записи в параллельной форме. Входом S определяется способ занесения чисел в регистр.
При подаче на вход S уровня соответствующего последовательному внесению информации в регистр – данный регистр работает как регистр последовательного действия.
При подаче на вход S обратного вышеуказанному уровню регистр работает как регистр сдвига с параллельной записью информации.
Сдвиги кодов в регистрах бывают:
· Логический сдвиг вправо (в сторону младших разрядов) и Логический сдвиг влево (в сторону старших разрядов).
· Циклический сдвиг вправо и циклический сдвиг влево.
· Арифметический сдвиг по смещенному дополнительному коду вправо/ влево
· Арифметический сдвиг по обратному коду вправо/ влево,
Логический сдвиг вправо (в сторону младших разрядов) и Логический сдвиг влево (в сторону старших разрядов). Оба сдвига не имеют арифметического смысла, и освобождающиеся при этом младшие и старшие разряды заполняются нулевыми значениями.
Циклический сдвиг вправо и циклический сдвиг влево. Они также не имеют арифметического смысла. Для их организации регистр охватывается цепями сдвига в замкнутое кольцо, благодаря чему при сдвиге на любое число разрядов информация, хранящаяся в регистре, не теряется, и путем сдвига в противоположном направлении расположение информации в регистре может быть полностью восстановлено.
Арифметический сдвиг по смещенному дополнительному коду вправо/ влево, эквивалентен умножению на целую отрицательную/ положительную степень двойки. При выполнении этих сдвигов освобождающиеся старшие числовые разряды регистра заполняются инверсным значением знакового разряда, а младшие – нулями, а при сдвиге влево в знаковый разряд записываются инверсные значения числовых разрядов.
Арифметический сдвиг по обратному коду вправо/ влево, эквивалентный умножению на целую отрицательную/ положительную степень двойки. При выполнении этих сдвигов освобождающиеся старшие и младшие разряды регистра заполняются значением знакового разряда.
ПРИМЕР
При переходе логического уровня на входе S на активизирующий параллельную запись информации данные с входов D0 - D3 записываются в регистр и появляются на соответствующих выходах Q0 - Q3. Затем должно последовать обратное переключение логического уровня на входе S. При подаче тактового импульса на вход С информация смешается на один разряд влево. Информация старшего бита без дополнительных связей теряется.
Также существуют реверсивные сдвиговые регистры. В них предусмотрен специальный вход «И» выбора направления сдвига информации в регистре. При определенном уровне на входе «И» информация сдвигается влево, при обратном - вправо.
|
|
|
