Учебная дисциплина Схемотехника дискретных устройств Тема: Регистры Московский

Схемотехника
дискретных

устройств

Тема: Регистры

кратковременного хранения и выдачи кодов слова, а также выполняющее логические

преобразования над кодом слова.
Регистр – функциональный узел объединяющий несколько однотипных триггеров.

логических схем, количество и схема соединений которых зависит от количества

разрядов в коде и набора операций, выполняемых регистром.

общем случае, обеспечивают выполнение следующих операций:
установка регистра в нулевое состояние

«сброс»;
прием кода слова из другого устройства;
передача кода слова в другое устройство;
преобразование кода числа:
преобразование прямого кода в обратный код и наоборот;

кода слова вправо или влево на требуемое число разрядов;
выполнение некоторых

логических операций.

на D-триггерах, т.к. эти триггеры позволяют производить запись информации однофазным

кодом без предварительного "обнуления" по входу D.

выдача может осуществляться параллельно и последовательно. В первом случае слово

представляется в виде параллельного кода.
При записи и при считывании все разряды кода слова передаются одновременно, каждый разряд по своей кодовой шине.

разряды кода слова передаются последовательно во времени один за другим

и строго в определенные дискретные моменты времени, совпадающие с управляющими сигналами.

реверсивные
- универсальные

для приёма, хранения и выдачи информации кода одного m-разрядного слова.

Приём и выдача информации в регистре осуществляется в параллельном коде.

представить как совокупность одноразрядных регистров, имеющих общие шины управления.
На

следующем слайде представлен фрагмент схемы (4 разряда) регистра c приёмом информации параллельным однофазным кодом.

на элементах Э1-Э3, которая позволяет считывать информацию из регистра как

в прямом, так и обратном коде в зависимости от значений разрешающего сигнала P2 и P1.

осуществляется по входам D в соответствии с уравнением D-триггера:

Входное слово

X=x3x2x1 поступает на входы D- триггеров и при ТИ=1 записывается в регистр.
Считывание выходного слова У=y3y2y1 производится через логические элементы 2И-НЕ - с прямых выходов Q3Q2 Q1 или с инверсных выходов . При Pпр=1, Pобр=0, Y=X т.е. считывание происходит в прямом коде, а при Pпр=0, Pобр=1 Y=X, т.е. считывание происходит в обратном коде.

осуществляется сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов.

3а один такт происходит сдвиг на один разряд.

регистра, выполняющего операцию преобразования последовательного кода в параллельный.

коде поступает на вход D-триггера Т1 младшим разрядом вперёд.

При поступлении 1-го ТИ x4 записывается в T1. По второму ТИ x4 переписывается в T2, а в T1 записывается x3 и т.д.

импульсов всё число окажется записанным в регистр и может быть

считано в параллельном коде с выходов Y1,Y2,Y3,Y4.

Входное слово X=x3x2x1 при P1=[ТИ]=1 и P2=0 записывается в T3T2T1.

Затем при P2=[ТИ]=1 и P1=0 происходит перезапись информации из T3 в T2, из T2 в T1 и т.д.

младшего разряда в старший разряд по каждому тактирующему импульсу. Таким

образом, на выходе последнего разряда Q1 будут последовательно появляться x3,x2,x1, т.е. входное слово X, представленное в параллельном коде будет преобразовано в выходное слово Y, представленное последовательным кодом.

С1  происходит запись в однотактные триггеры Т00 и Т011 , а

по сигналу С2 информация переписывается в триггеры Т10 и Т11  и появляется на выходах Q0 и Q1.  Сдвиговые регистры применяются для преобразования последовательного кода в параллельный.

либо вправо, либо влево в зависимости от значений дополнительных управляющих

сигналов.

элементы способны  передавать  сигналы  только  в  одном  направлении  с  входа  на 

выход  (слева направо),  то,  для  сдвига  информации  влево,  необходимо  информацию  с  выхода  последую-щих  триггеров  по  специально  созданным  цепям   подавать  на  входы  предыдущих  триг-геров  и  записывать  их  следующим  тактовым  сигналом. Это  эквивалентно  сдвигу  информации  влево.
Фрагмент  функциональной  схемы  реверсивного  регистра  сдвига  приведён  на  след слайде.

то  потенциал  на  входе  «Di»  триггера  определяется 

выходом  Q  триггера,  стоящего  слева  от  него.  Если  N=0,  то – выходом  триггера,  стоящего  справа. 

Таким  образом,  при  N=1  тактовые  импульсы  производят  сдвиг  информации  вправо,  а  при  N=0 – сдвиг  информации  влево.

регистра параллельного занесения и реверсивного регистра.
Наиболее распространённой

схемой управления режимами данного регистра является мультиплексор на 4-ре информационных входа, которым дополняется каждый разрядный триггер универсального регистра.

другие  микросхемы,  имеют  дополнительные  управляющие  входы,  расширяющие  их

  функциональные  возможности  и  делающие  их  универсальными.  В  качестве  примера   рассмотрим  микросхему  К155ИР13.
К155ИР13 – это  8 – разрядный  реверсивный  регистр  сдвига  с возможностью  параллельной  записи  информации.  УГО   этого  регистра  приведено  на  след. слайде.  Изучив  назначение  входных  и  выходных  сигналов,  легко  усвоить  функциональные  возможности  микросхемы  и особенности  её  применения.

построен  на  D – триггерах  и  предназначен  для  записи  и 

сохранения  8 – разрядных  данных  в  течение  заданного  промежутка  времени.  Этот  регистр  называют  также  регистром – защёлкой.  Например,  в  МП – системах  на  МР  КР580  он  используется  сохранения  в  течение  машинного  цикла  байта  состояния,  а  на  МП1810 – адреса,  поступающего  по  мультиплексированной  шине  адреса – данных.  Его  функциональная  схема и    условное  графическое  обозначение  приведены  на  след. слайде

фронтом,  и  8-ми  элементов  с  тремя  выходными  состояниями.  Схема  управления 

построена  на  двух  элементах  ИЛИ – НЕ.
Если  на  вход    поступит  разрешающий  сигнал  низкого   уровня,  а  на  вход  STB – сигнал  высокого  уровня,  то  информация  с  входов  передаётся  на  выходы.  После  перехода  сигнала  на  входе  STB  с  высокого  уровня  на низкий,  информация,  записанная  в  регистр,  сохраняется  до  появления  следующего  разрешающего  сигнала  на   входе  STB. Сигнал  высокого  уровня    переводит выводы  DO0 – DO7  в  3-е  (высокоомное)  состояние.