Регистры

Классификация цифровых устройств

Раздел 9 Цифровые устройства

Различают два типа цифровых устройств: комбинационные (однотактные) и последовательностные (многотактные).

Комбинационными называют цифровые устройства, в которых значения выходных сигналов определяются заданным в данный момент времени сочетанием входных воздействий. Соответственно в комбинационных логических устройствах отсутству­ют запоминающие элементы.

Последовательностными называют устройства, в которых вы­ходные сигналы зависят не только от входных воздействий в за­данный момент времени, но и от их предыдущих значений. По­этому последовательностные устройства в отличие от комбинаци­онных содержат запоминающие элементы.

9.1 Регистры. Счётчики импульсов

Регистр - устройство, предназначенное для кратковре­менного хранения и преобразования многоразрядных двоич­ных чисел.

В качестве запоминающих элементов в регистрах используются триггеры. Вспомогательные элементы исполь­зуются для осуществления следующих операций:

§ ввода и вывода из регистра хранимой информации;

§ преобразования кода числа, хранящегося в регистре;

§ сдвига числа влево или вправо на определенное число раз­рядов;

§ преобразования последовательного кода числа в парал­лельный и наоборот.

Вспомогательные элементы обычно строятся на основе комбинационных схем из логических элементов.

Регистры классифицируют по различным признакам, основ­ными из которых являются способ ввода информации в регистр и ее вывод, и способ представления вводимой и выводимой информации.

По способу ввода и вывода информации регистры подраз­деляются на:

§ параллельные (регистры памяти);

§ последовательные (регистры сдвига);

§ параллельно-последовательные.

Различают одно- и многоканальные регистры в зависимо­сти от числа источников информации, с которых она посту­пает на входы регистра.

В последовательном регистре триггеры соединены последова­тельно, т. е. выходы предыдущего триггера передают инфор­мацию на входы последующего. Тактовые входы С триггеров соединены параллельно. Такой регистр имеет один информационный вход и вход управления - тактовый вход С.

Если к входу каждого триггера добавить разрешающую логику, то можно осуществить параллельную загрузку данных в регистр. Можно предусмотреть логическую схему парал­лельного отображения выходных данных.

Рисунок 64 – Схема четырёхразрядного параллельного регистра

На рисунке 64 представлена схема параллельного 4-х разрядного регистра на D-триггерах. На входах D1- D4 устанавливается параллельный 4-х разрядный двоичный код. По приходу тактового импульса на входы С триггеров происходит запись кода в регистр. Для считывания информации с выходов Q₀ – Q₃ необходимо подать «1» на вторые входы логических элементов И.

Т.к. после считывания информация по прежнему остаётся в регистре, предусмотрено обнуление её по входу R.

Регистры могут быть двунаправленные, т. е. записанную информацию можно сдвигать по линейке триггеров вправо или влево. Для включения режима сдвига предусматривают специальный вход.

Рисунок 65 – УГО четырёхразрядного

параллельно-последовательного регистра

S1 - последова­тельный вход данных

DO...D3 - параллель­ные входы данных

QO...Q3 - четыре выхода

два тактовых входа последовательной С1 и параллельной С2 загрузки

РЕ - вход разреше­ния параллельной загрузки