4.2.1. Параллельный регистр

В параллельном регистре цифры всех разрядов подаются на входы триггеров одновременно и их запись происходит при поступлении одного управляющего импульса на входы С всех триггеров, что обеспечивается объединением этих входов в один.

Н

Рис.4.18. Параллельные регистры

а рис. 4.18 приведены примеры построения параллельного регистра на D- и JK-триггерах и записи в него числа 110.

На D-триггеры подаются только прямые значения сигналов, цифра старшего разряда (единица) поступает соответственно на вход триггера старшего разряда (на рисунке триггеры разрядов условно располагаются сверху вниз), перед подачей информации на JK-триггеры однофазный сигнал преобразуется в парафазный.

Регистр на RS-триггерах строится так же, как и на JK-триггерах. Запись числа происходит за один такт по команде сигнала (импульса) на входе С.

Из статических регистров составляются блоки регистровой памяти – регистровые файлы, которые представляют собой группу регистров. Информационные входы регистров соединены параллельно. Содержимое регистров поступает на вход мультиплексора, имеющего адресные входы чтения регистров. Сигнал записи (синхронизации) поступает на каждый регистр с дешифратора адресов записи. Это позволяют независимо и одновременно записывать одно слово в регистр и читать другое слово из регистра.

4.2.2. Последовательные (сдвигающие) регистры

Последовательные (сдвигающие) регистры представляют собой цепочку триггеров, связанных цепями переноса.

В последовательном регистре цифры разрядов поступают на его вход последовательно (по очереди), и каждая последующая цифра продвигает записанное в регистр число в сторону, противоположную входу. Для этого триггеры регистра соединяются так, чтобы выход (выходы) предыдущего триггера соединялись с информационным входом (входами) следующего триггера (рис. 4.19). Как и в параллельном регистре, цифры разрядов подаются либо однофазным сигналом, либо парафазным в зависимости от используемых триггеров.

Е

Рис.4.19. Схема регистра сдвига вправо

сли подавать на вход рассматриваемого регистра цифры в такой последовательности: сначала 0 (на вход S подавать 0, а на R – 1), потом 1 (S=1, R=0), потом снова 1 (S=1, R=0), то, как показано в таблице 4.9, каждая следующая подаваемая цифра продвигает цифры отдельных разрядов из одного триггера в другой (из триггера первого, левого по схеме, триггера в стоящий правее триггер , из в ). При этом на каждом такте записи из крайнего правого разряда регистра выдвигается 0 и пропадает. Последовательность записи числа 011 представлена в таблице 4.8 и проиллюстрирована на временной диаграмме (рис. 4.20.)

Как следует из рассматриваемых таблицы и временной диаграммы, младшая цифра числа 0, поданная первой, последовательно проходит через триггеры всех разрядов и после третьего такта записи окажется в крайнем правом триггере. Для записи цифр всех разрядов числа потребовалось три такта записи – столько, сколько цифр надо записать. Синхронная работа триггеров обеспечивается объединением синхронизирующих входов С отдельных триггеров и подачей на них одного для всех управляющего сигнала.

Запись числа

в регистр рис. 4. 19 Таблица 4.8

цифра	входы	выходы
0 1 1	S R исход. сост. 0 1 1 0 1 0	0 0 1 1	0 0 0 1	0 0 0 0

Рис.4.20. Временная диаграмма

записи числа в регистр рис. 4.19

Таким образом, в регистре производится сдвиг записываемых чисел вправо.

Д

Рис.4.21. Схема регистра сдвига влево

ля записи числа в регистры в обратном порядке (для рассматриваемого примера очередность подачи цифр 1-1-0), надо выходы каждого правого триггера соединить с входами триггера, расположенного слева, а цифры при каждом такте последовательно подавать на вход правого триггера (рис. 4.21).

Работа регистра описана в таблице 4.9 и проиллюстрирована на временной диаграмме (рис. 4.22.) На диаграмме видно, что с каждым импульсом на входе С (с каждым тактом) записанные в триггерах цифры продвигаются на один разряд влево и по окончании записи поданная первой цифра оказалась в противоположном от входа триггере. Таким образом, в регистре производится сдвиг записываемых чисел влево.

Запись числа

в регистр рис. 4.21 Таблица 4.9

выходы			входы	цифра
Q1 0 0 0 1	Q2 0 0 1 1	Q3 0 1 1 0	S R исход. сост. 1 0 1 0 0 1	1 1 0

Рис.4.22. Временная диаграмма записи числа в регистр рис. 4.21

Если на вход последовательного регистра, в который ранее было записано число, постоянно подавать ноль (записывать в него цифру 0), то с каждым тактом (импульсом на входе С) в него будет вводиться уровень нуля; ранее хранившееся в нем число будет передвигаться по регистру, при этом крайняя от входа цифра будет из него выдвигаться. Таким образом, n-разрядный регистр после n тактов будет содержать одни нули (очистится).

Так как при этом происходит сдвиг хранившегося в регистре числа, то рассматриваемый регистр носит название сдвигающего.

Сдвиг числа вправо Таблица 4.10

цифра	входы	выходы
0 0 0	S R исход. сост. 0 1 0 1 0 1	1 0 0 0	1 1 0 0	0 1 1 0

Рис.4.23. Временная диаграмма сдвига числа в регистре вправо

Работа сдвигающего вправо регистра с одновременной записью 0 во вдвигаемый разряд, описывается таблицей 4.10. Цифры хранившегося в регистре числа выходят из него в той же последовательности, как и вводились (сравните таблицы 4.8 и 4.10). По окончании полного цикла работы (n тактов) сдвигающего (n-разрядного) регистра все ранее записанные в него цифры окажутся выведенными из регистра, и во всех его разрядах будут записаны нули. Временная диаграмма (рис.4.23) иллюстрирует работу этого регистра. Если вдвигаемые и выдвигаемые разряды равны 0, каждый сдвиг вправо эквивалентен умножению содержащегося в регистре числа на два.

Работа сдвигающего влево регистра с записью 0 во вдвигаемый разряд происходит аналогично. Разница лишь в направлении перемещения записанных ранее в регистр цифр (таблица 4.11 и рис. 4.24).

Сдвиг числа

в

Рис.4.24. Временная диаграмма сдвига числа в регистре влево

регистре влево Таблица 4.11

выходы			входы	цифра
Q1 1 1 0 0	Q2 1 0 0 0	Q3 0 0 0 0	S R исход. сост. 0 1 0 1 0 1	0 0 0

Е сли вдвигаемые и выдвигаемые разряды равны 0, каждый сдвиг влево эквивалентен делению содержащегося в регистре числа на два.

Н

Рис.4.25. Условное обозначение регистра

а условном обозначении регистра, пример которого приведен на рисунке 4.25, показывается количество и тип его входов (информационных и управляющих), количество выходов (прямых и инверсных), а также условное буквенное обозначение регистра (буквы RG). Под буквенным обозначением регистра принято указывать однонаправленной стрелкой регистр сдвигающий, двунаправленной (в разные стороны) – регистр универсальный.

При построении последовательного регистра на D-триггерах с входом D следующего триггера соединяется прямой выход предыдущего триггера, инверсный же выход не используется. Регистр работает так же, как и на RS-триггерах.

Схемы и работа последовательных регистров на JK-триггерах ничем не отличаются от регистров на RS-триггерах.

Если попытаться построить последовательный регистр на синхронных одноступенчатых триггерах, то после первого же импульса, поступившего на вход С, все последовательно соединенные триггеры регистра окажутся открытыми, уровни логических сигналов с информационного входа первого триггера регистра пройдут по всем триггерам, и все триггеры окажутся в одном состоянии.

Параллельные регистры можно строить на любых синхронных триггерах с информационными входами (одноступенчатых, двухступенчатых и динамических RS-, JK- и D-триггерах). Для построения последовательных (сдвигающих) регистров можно использовать только динамические триггеры и двухступенчатые триггеры, в которых информация при записи сначала записывается "внутрь" триггера, где задерживается на время, пока сигнал на входе С не перейдет в нулевой уровень.