Регистры

 

Регистрами называют устройства, предназначенные для приема, хранения и выдачи двоичных слов (чисел), а также для выполнения над двоичными словами некоторых преобразований. Разрядность регистра (число триггеров) определяется разрядностью двоичных слов, для хранения которых предназначен регистр. Каждый разряд двоичного числа, записанного в регистр, хранится в отдельном триггере.

Рисунок 2.34 – Схема сдвигового регистра

Запоминающим регистром считается регистр, состоящий из нескольких синхронных триггеров, синхронные входы которых соединены вместе. Таким образом, в запоминающем регистре переключение состояний всех триггеров осуществляется по одной синхролинии. Для передачи данных на регистр служит схема загрузки регистра, подключающая входы каждого триггера в регистре к источнику данных.

Сдвиг данных в регистре – одна из основных операций в цифровых системах. С ее помощью реализуются такие операции, как умножение и деление по модулю 2, преобразование из последовательной формы в параллельную и наоборот. Схема сдвигового регистра, выполненного на D–триггерах, приведена на рисунке 2.34.

Вход D каждого триггера, кроме самого левого, подключен к выходу предыдущего триггера. Входы синхронизации «С» объединены в общую шину – «сдвиг». Поэтому при каждом синхроимпульсе все триггеры, за исключением самого левого, будут принимать состояние левого соседнего.

Состояние первого левого триггера определяется линией «вход последовательный». Состояние самого правого триггера теряется при каждом синхроимпульсе, т. е. происходит сдвиг информации вправо.

Для записи информации в регистр в параллельном коде (предустановка регистра) используются асинхронные S входы. Информация на входы S подастся через схемы «И» при наличии импульса «запись», который распространяется по шине, объединяющей вторые входы схем «И». Широкое распространение получили регистры на универсальных JK-триггерах (рисунок 2.35).

Рисунок 2.35 – Схема сдвигового регистра на JK-триггерах

Рассмотренные регистры позволяют осуществлять преобразование после-довательных данных в параллельную форму. Для этого последовательные данные бит за битом подаются на линию «последовательный вход», а импульсы синхронизации на линию «сдвиг». При этом каждый бит принимается в левый триггер и одновременно предыдущее состояние этого триггера и всех других сдвигается вправо. По прошествии нужного количества синхроимпульсов данные можно будет прочитать на параллельном выходе peгистра.

Рисунок 2.36 – Условное обозначение четырехразрядного универсального сдвигового регистра К155ИР1

Преобразование из параллельной формы в последовательную осуществляется в два этапа. На первом – все триггеры обнуляются путем кратковременной подачи сигнала логического нуля на линию «сброс». Па втором этапе, выставив информацию на параллельном входе, осуществляют ее запись в регистр по переднему фронту импульса, на входе «запись». После этого данные можно получить в последовательной форме с выхода правого триггера, подавая серию синхроимпульсов по цепи «сдвиг». Если соединить выход старшего разряда регистра с последовательным входом, то формируется регистр, называемый циклическим сдвиговым регистром или кольцевым регистром.

Аналогичным образом можно организовать регистр со сдвигом информации влево. Для этого соединяются входы каждого триггера с выходом соседнего справа триггера. Примером сдвигового peгистра может служить микросхема К155ИР1 интегральной серии К155, условное обозначение которой приведено на рисунке 2.36.

Запись параллельной информации в этот регистр осуществляется по входам D₁ ... D₄ при V₂ = 1 по спаду импульса положительной полярности на входе С₂. Ввод последовательной информации осуществляется по входу V₁при V₂ = 0. Сдвиг этой информации выполняется по спаду положительных импульсов на входе С₁.