Основной набор элементарных операций

 

Обработка цифровой информации в сложных системах происходит в виде последовательного выполнения отдельных элементарных операций. Эти элементарные операции выполняются операционными элементами.

Основной набор элементарных операций невелик.

Установка — запись в операционный элемент двоичного кода какой-либо константы. Пример — установка нуля во всех разрядах счетчика.

Передача - прием — перезапись кода числа из одного операционного элемента в другой.

Сдвиг — изменение положения разрядов кода относительно первоначального.

Счет — увеличение или уменьшение кода числа на выходе операционного элемента при поступлении на его вход импульсной последовательности.

Преобразование — перевод кода числа из одной системы кодирования в другую.

Распределение — адресная передача сигналов от многих источников одному потребителю или от одного источника нескольким потребителям.

Сложение — нахождение суммы двух чисел, представленных в двоичном коде.

 

Основные операционные элементы цифровой техники

 

Операционные элементы, или узлы, цифровых устройств образованы из логических элементов комбинационной и последовательной логики.

Узлы, выполняющие основные элементарные операции, также называются основными узлами цифровых устройств.

К основным узлам цифровых устройств относятся регистры, счетчики, преобразователи кодов, мультиплексоры и сумматоры.

Регистры

 

Операционный элемент, состоящий из триггеров, основным назначением которого является прием и хранение чисел с двоичным представлением цифр разрядов, называется регистром.

Регистром можно выполнять и следующие элементарные операции: установку, сдвиг, преобразование.

Основными типами регистров являются параллельные и последовательные (сдвигающие).

В параллельном регистре на тактируемых D-триггерах в соответствии с рисунком 96 код запоминаемого числа подается на информационные входы всех триггеров и записывается в регистр с приходом тактового импульса.

Выходная информация изменяется с подачей нового входного слова и приходом следующего импульса записи. Такие регистры используют в системах оперативной памяти. Число триггеров в них равно максимальной разрядности хранимых слов.

 

Рисунок 96

Схема последовательного регистра на D-триггерах с динамическим управлением приведена в соответствии с рисунком 97.

Рисунок 97

По приходу тактового импульса С первый триггер записывает код X (0 или 1), находящийся в этот момент на его D -входе, а каждый следующий триггер переключается в состояние, в котором до этого находился предыдущий. Так происходит потому, что записываемый сигнал проходит с входа D -триггера к выходу Q с задержкой, большей длительности переднего фронта тактового импульса (в течение которого и происходит запись). Каждый тактовый импульс последовательно сдвигает код числа в регистре на один разряд. Поэтому для записи n -разрядного кода требуется п тактовых импульсов. До следующего тактового импульса это число хранится в регистре в виде параллельного кода на выходах Q 4,..., Q 1. Если необходимо получить хранимую информацию в последовательном коде, то ее снимают с выхода Q4 в моменты прихода следующих четырех импульсов. Такой режим называется режимом последовательного считывания.

Удобны универсальные регистры, позволяющие производить как последовательную, так и параллельную записи и считывание. Такие регистры используют в качестве преобразователей параллельного кода в последовательный и обратно. На базе универсального регистра можно построить реверсивный сдвигающий регистр, т.е. регистр будет производить сдвиг в сторону уменьшения номеров выходов (сдвиг влево).