Файл: Протокол 1 от 28 августа 2020 г. Конспект лекций содержание введение Краткая характеристика дисциплины.doc

- способ ввода информации в регистр и ее вывод;

- способ представления вводимой и выводимой информации.

По способу ввода и вывода информации регистры подразделяют на:

- параллельные (регистры памяти);

- последовательные (регистры сдвига);

- параллельно-последовательные (с последовательным приемом и параллельной выдачей, с параллельным приемом и последовательной выдачей информации).

По способу представления вводимой и выводимой информации различают регистры:

- однофазного типа (когда информация вводится либо в прямом, либо в обратном коде);

- парофазного типа (одновременно в прямом и обратном кодах).

Вывод информации из регистров однофазного и парофазного типа может осуществляться как в прямом, так и в обратном коде.


Рисунок 43- Структура одного разряда в регистре парофазного типа
В зависимости от числа источников информации, с которых она поступает на входы регистра:

- одноканальные регистры;

- многоканальные регистры.
2.3.3 Параллельный регистр
Параллельный регистр - это регистр, предназначенный для хранения информации.

Называется регистром памяти, в котором запись и считывание информации производят в параллельном коде (т.е. во все разряды одновременно).

Регистр памяти используется в качестве внутреннего запоминающего устройства процессора или внешнего устройства, предназначен для временного хранения обрабатываемой или управляющей информации.

Разрядность регистра, определяется количеством триггеров, образующих регистр. Количество разрядов записываемой цифровой информации определяется разрядностью регистра.

Данный регистр считается регистром параллельного действия, так как все триггеры в нем расположены параллельно друг к другу. Выход одного триггера не связан с входом другого триггера.


Рисунок 44 -  УГО регистра памяти
Регистры памяти могут быть реализованы на одноступенчатых D-триггерах, если информация поступает на входы регистра в виде однофазных сигналов. RS-триггеры используются, если информация поступает в виде парафазных сигналов.

Регистры памяти могут быть как синхронными, так и асинхронными.

---

Регистры могут иметь вход R “сброса” для установки выходов триггеров регистра в состояние “0”.







Рисунок 45 - Параллельный регистр на D – и RS - триггерах
При наличии в регистре входа “сброс” следует установить все триггеры регистра в нулевое состояние. Для этого перед записью информации в регистр на вход “сброс” следует подать активный сигнал. В схеме регистра на RS – триггерах одновременно с сигналом “сброс” следует подать активный сигнал и на управляющий вход «С».
Информация (число) записывается во все разряды регистра одновременно, т.е. параллельным кодом.

В схеме регистра на D – триггерах в качестве управляющего входа «запись» используется вход «С».

В схеме регистра на RS – триггерах для записи числа в регистр используются схемы совпадения на элементах «И». На второй вход элементов «И» подается активный сигнал, обеспечивающий «запись» числа в регистр. При пассивном сигнале на этом входе в регистре устанавливается режим хранения информации.

Считывание информации из регистров выполняется с использованием дополнительных элементов (в регистре на RS – триггерах - схемы совпадения с шиной «выдача»).

Количество элементов в регистре на D – триггерах задает принцип считывания информации (в прямом или обратном коде).

В схеме регистра на RS – триггерах принцип считывания информации зависит от способа подключения к выходам триггеров (к прямому или инверсному).

При отсутствии сигнала «считывания/выдача» (логическом «0» на входе «Считывание») на прямых выходах регистра установятся логические нули. При подаче на вход «Считывание/выдача» активного сигнала (логической «1») число на выходах будет равно числу, записанному в триггерах.
2.3.4 Регистр последовательного действия
Последовательный регистр - предназначен для преобразования информации путем ее сдвига под действием тактовых импульсов.

Называется регистром сдвига, в котором запись и считывание информации производят в последовательном коде (т.е. последовательно разряд за разрядом).

Данный регистр считается регистром последовательного действия

---

, так как все триггеры в нем соединены последовательно друг с другом. Выход одного триггера соединен со входом другого триггера.

Особенности применения регистров сдвига:

- для построения умножителей и делителей чисел двоичной системы счисления

(т.к. сдвиг двоичного числа влево на один разряд соответствует умножению его на два, а сдвиг вправо - делению на два);

- для выполнения различных временных преобразований цифровой информации:

* преобразование последовательной цифровой информации в параллельный код;

* преобразование параллельного кода в последовательный;

- в качестве элементов задержки сигнала, представленного в цифровой форме.

* регистры с последовательным приемом (вводом) и выводом осуществляют задержку передачи информации на m+1 тактов ( m+1 - число разрядов регистра) машинного времени.

Разрядность регистров сдвига определяется количеством триггеров, входящих в их состав.

Схемы регистров сдвига строятся на двухступенчатых D-триггерах или триггерах с динамическим управлением. Другие типы триггеров (RS, JK) могут быть использованы, если на их основе будет получен триггер D-типа.





Рисунок 46 -  УГО регистра сдвига
Регистры сдвига всегда синхронные.

Благодаря управляющему сигналу синхронизации «С» разряды сдвигаемого двоичного числа выходят за пределы разрядности регистра (“выталкиваются” из регистра). При этом выдвигаемые за пределы регистра разряды теряются, а в освобождающиеся разряды заносится информация, поступающая по отдельному внешнему входу регистра сдвига.

Регистры могут иметь вход R “сброса” для установки выходов триггеров регистра в состояние “0”.

Виды регистров сдвига:

- регистр сдвига влево;

- регистр сдвига вправо;

- реверсивный регистр (возможно выполнение сдвига в обоих направлениях)

Если в схемы регистров сдвига влево/вправо ввести цепь обратной связи выхода регистра с его входом, то будет получена схема кольцевого регистра.

1 Регистр сдвига вправо –

используется для сдвига записанного числа в правую сторону (слева направо). Сдвиг осуществляется в сторону младшего разряда.
У таких регистров выход Q триггера более старшего разряда соединен со входом D триггера более младшего разряда.

---

Рисунок 47 – Схема регистра сдвига вправо с последовательным вводом числа на D – триггерах а) и RS – триггерах б)

При последовательном вводе числа в регистр правого сдвига запись начинают с младшего разряда числа Х1 в старший разряд регистра Q4.

При этом каждый последующий входной разряд (Х2, Х3, Х4) числа будет выталкивать предыдущий записанный разряд (Х1, Х2, Х3) на одну позицию вправо под действием управляющих сигналов «С».

В результате этого по истечении четырех импульсов во всех триггерах регистра будут храниться разряды записываемого слова (Х4, Х3, Х2, Х1).
Таблица 14 – Таблица функционирования регистра сдвига вправо (→)

Режим работы регистра	Номер синхроимпульса	Состояние триггеров регистра
		Q4 Вход	Q3	Q2	Q1Выход
Исходное состояние	-	0	0	0	0
Запись	1	0 Х1	0	0	0
	2	1 Х2	0 Х1	0	0
	3	0 Х3	1 Х2	0 Х1	0
	4	1 Х4	0 Х3	1 Х2	0 Х1
Сдвиг	5	0	1 Х4	0 Х3	0 Х2
	6	0	0	1 Х4	0 Х3
	7	0	0	0	1 Х4
	8	0	0	0	0

Рисунок 48 – Временные диаграммы регистра сдвига вправо
2 Регистр сдвига влево –

---

используется для сдвига записанного числа в левую сторону (справа налево). Сдвиг осуществляется в сторону старшего разряда.
У таких регистров выход Q триггера более младшего разряда соединен со входом D триггера более старшего разряда.



Рисунок 49 – Схема регистра сдвига влево с последовательным вводом числа
При последовательном вводе числа в регистр левого сдвига запись начинают со старшего разряда числа Х4 в младший разряд регистра Q1.

При этом каждый последующий входной разряд (Х3, Х2, Х1) числа будет выталкивать предыдущий записанный разряд (Х4, Х3, Х2) на одну позицию влево под действием управляющих сигналов «С».

В результате этого по истечении четырех импульсов во всех триггерах регистра будут храниться разряды записываемого слова (Х4, Х3, Х2, Х1).
Таблица 15 – Таблица функционирования регистра сдвига влево (←)

Режим работы регистра	Номер синхроимпульса	Состояние триггеров регистра
		Q4Выход	Q3	Q2	Q1Вход
Исходное состояние	-	0	0	0	0
Запись	1	0	0	0	1 Х4
	2	0	0	1 Х4	0 Х3
	3	0	1 Х4	0 Х3	1 Х2
	4	1 Х4	0 Х3	1 Х2	0 Х1
Сдвиг	5	0 Х3	1 Х2	0 Х1	0
	6	1 Х2	0 Х1	0	0
	7	0 Х1	0	0	0
	8	0	0	0	0

---