Регистры параллельного действия

Лекция 8. Регистры

Раздел 4.Синтез типовых узлов ЭВМ

Переход от автомата Мура к автомату Мили

Таблица переходов

yg	y1	y2	y1	y1	y2
xj\bi	b1	b2	b3	b4	b5
x1	b4	b4	b1	b2	b2
x2	b1	b1	b5	b3	b3

В качестве начального состояния автомата S _b можно взять любое из состояний b ₁ или b ₂, так как оба порождены состоянием a₀ автомата S _a.

Обратная задача, то есть переход от автомата Мура к автомату Мили решается чрезвычайно просто. Пусть дан автомат Мура
S _b ={ A _b, X _b, Y _b, d _b, l _b}.

Необходимо построить эквивалентный ему автомат Мили
S _a = { A _a, X _a, Y _a, d _a, l _a}.

По определению эквивалентности имеем X _a = X _b; Y _a = Y _b. Кроме того,
A _a = A _b, d _a= d _b. Остается только построить функцию выходов. Если в автомате Мура d _b(a _i, x _j) = a _s, а l _b(a _s) = y_g, то в автомате Мили l _a(a _i, x _j) = y _g. Другими словами l _a(a _i, x _j) = l _b(d _b(a _i, x _j)). Таким образом, таблица переходов автоматов Мили и Мура совпадают. А таблица выходов эквивалентного автомата Мили строится так, что в каждую клетку таблицы записывается выходной сигнал, которым отмечено состояние, расположенное в данной клетке.

Пример:

Пусть дан автомат Мура:

xj\yi	y1	y1	y3	y2	y3
xj\ai	a0	a1	a2	a3	a4
x1	a1	a4	a4	a2	a2
x2	a3	a1	a1	a0	a0

Тогда эквивалентный ему автомат Мили имеет следующую совмещенную таблицу переходов и выходов.

xj\ai	a0	a1	a2	a3	a4
x1	a1/y1	a4/ y3	a4/ y3	a2/ y3	a2/ y3
x2	a3/ y2	a1/ y1	a1/ y1	a0/ y1	a0/ y1

К типовым узлам ЭВМ, предназначенным для хранения и преобразования двоичной информации, относятся различные виды регистров, счетчиков, сумматоров и дешифраторов.

Регистром называется устройство, предназначенное для приема, хранения и передачи информации. Информация в регистре хранится в виде двоичного числа, причем каждому разряду числа, записанного в регистр, соответствует свой разряд регистра.

Регистры используются также для выполнения некоторых операций над числами, такими как сдвиг числа влево или вправо, образование обратного кода числа, преобразование последовательного кода в параллельный и обратно, поразрядное логическое сложение и умножение чисел и т.д. В зависимости от способа ввода и вывода информации различают регистры параллельного, последовательного и параллельно-последовательного действия.

В регистрах параллельного действия запись числа осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разделы регистра одновременно.

Регистр строится на триггерах, число которых равно числу разрядов в хранимом слове, т.е. каждый триггер предназначен для запоминания одного разряда числа. В качестве триггеров в таких регистрах используется, как правило, RS- и D- триггера. В зависимости от количества каналов, по которым поступает информация на входы регистра, различают регистры парафазного и однофазного вида. Парафазные регистры характеризуются тем, что информация на каждый разряд поступает по двум каналам (прямому и инверсному), а в однофазных регистрах информация поступает по одному каналу (прямому или инверсному). Приведем схему парафазного регистра на синхронных RS-триггерах с асинхронными и установочнымивходами R и S:

Пусть в n -разрядный регистр необходимо записать n -разрядное двоичное число X=x_n-1x_n-2…x₁x ₀. Прямой и обратный коды каждого разряда числа поступают одновременно на S и R входы триггера. Запись числа осуществляется по синхронизирующему сигналу С. Если необходимо прочитать прямой код числа, хранящегося в регистре, необходимо в схему подать сигнал Чт_пр (чтение прямое). Тогда на выходах конъюнкторов первой группы появится число в прямом коде, поскольку входы этих конъюнкторов соединены с прямыми выходами триггеров. Аналогично, при подаче сигнала Чт_обр (чтение обратное), на выходах конъюнкторов второй группы появится число в обратном коде, а при одновременной подаче сигналов Чт_пр и Чт_обр будет прочитано число из регистра в парафазном параллельном коде.

Схема однофазного регистра на синхронных RS -триггерах с установочными R и S входами отличаются от приведенной лишь тем, что на вход R регистра инверсный код числа не подается. В этом случае этапу приема числа в регистр предшествует этап сброса регистра в нулевое состояние, который осуществляется по сигналу Уст «0», поступающему одновременно на асинхронные R входы всех триггеров. Далее по сигналу С те триггера, на вход S которых подается единичный сигнал, перейдут в единичное состояние, а остальные останутся в нулевом состоянии. Таким образом, однофазный регистр на RS -триггерах является двухтактным, тогда, как парафазный регистр – однотактным. Поэтому для увеличения быстродействия однофазные регистры строятся на D -триггерах, сбрасывать которые в нулевое состояние нет необходимости.