КОЛЬЦЕВЫЕ РЕГИСТРЫ.

Что такое регистры

Регистр – цифровой автомат, предназначенный для приема, запоминания, хранения информации и выполнения определённых операций.

Назначение регистров.

Основным назначением регистров является:

* временное хранение двоичного числа;

* сдвиг числа (как в микрокалькуляторе);

Классификация регистров.

Регистры классифицируются по следующим основным признакам:

По функциональным свойствам (по виду выполняемых функций):

* накопительные регистры (регистры памяти, хранения);

* сдвигающие регистры (регистры сдвига вправо, влево, реверсивные);

* приёмные регистры;

* передающие регистры;

По способу ввода и вывода информации:

* параллельные регистры (регистры памяти, статические);

* последовательные регистры (регистры сдвига);

* комбинированные регистры (параллельно-последовательные, последовательно-параллельные);

По направлению передачи информации:

* однонаправленные;

* реверсивные.

По количеству разрядов:

* трёхразрядные регистры;

* четырёхразрядные регистры;

* пятиразрядные регистры и т.д.

Устройство регистров.

Элементами структуры регистров являются синхронные триггеры D-типа, либо RS- (JK)-типа с динамическим или статическим управлением.

Количество триггеров в регистре соответствует количеству разрядов числа. Регистры имеют в своём составе комбинационные схемы, которые играют вспомогательную роль.

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ РЕГИСТРЫ

Ввод и вывод информации в последовательных регистрах (регистрах сдвига) осуществляется последовательно разряд за разрядом (в последовательном коде).

Синтез регистра последовательного типа сводится к нахождению уравнений входов (i+1)-го разряда. Для этого так же, как и при синтезе синхронных счетчиков, необходимо заполнить диаграммы Вейча для уравнений входов с использованием прикладной диаграммы Вейча и характеристической таблицы функционирования используемого триггера. Из диаграмм Вейча и получают уравнения входов (i+1)-го разряда. В дальнейшем определяют тип триггеров, из которых будет строиться регистр.

Назначение последовательного регистра.

Последовательный регистр предназначен для:

a) выполнения операции временной задержки сигналов (т.е. в качестве цифровых элементов временной задержки).

b) запоминание многоразрядных двоичных чисел;

c) сдвиг хранимого числа на любое число разрядов

Устройство последовательного регистра.

Последовательный регистр состоит из соединённых между собой определённым образом триггеров (D-, JK-, RS-типа).

Условное обозначение последовательного регистра.

Для примера рассмотрим условное обозначение последовательного регистра на микросхеме К155ИР1.

Здесь “И” обозначает, что это элементы дискретных и арифметических устройств, “Р” -регистр.

Рис. 1 УГО последовательного регистра

Принцип действия последовательного регистра.

Принцип действия последовательного регистра заключается в следующем:

с приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого каждого разряда в соседний без изменения информации.

Т.е. каждый разряд выдаёт информацию в следующий и одновременно принимает новую информацию из предыдущего разряда. Причём, данное действие (сдвиг) осуществляется с приходом каждого сдвигающего импульса.

Схема последовательного регистра.

Рассмотрим устройство 4-х разрядного последовательного регистра на JK-триггерах. (Рис. 2)

Рис. 2 Схема последовательного регистра

Работа последовательного регистра.

Записанное число поступает по одному входу в виде последовательного кода. Т.е. значения разрядов предаются последовательно, подобно тому, как прочитывается многоразрядное число. (Например: 1010).

Перед записью числа регистр обнуляется по входу R.

Разряды двоичного числа, начиная с младшего, в виде “0”и “1” последовательно поступают на вход старшего разряда регистра. Поступление данных происходит с поступлением тактового импульса сдвига. Данные импульсы продвигают вводимое число вдоль регистра, пока младшие разряды n-разрядного числа не окажутся в младших разрядах регистра.

Регистры работающие по такому принципу называются регистрами сдвига вправо.

КОЛЬЦЕВЫЕ РЕГИСТРЫ.

Рис. 3 Схема кольцевого регистра

Кольцевой регистр строится на основе сдвигающего путём замыкания выхода младшего разряда со входом старшего разряда. В результате, информация движется по кольцу.

Назначение кольцевого регистра.

Кольцевые регистры предназначены для создания схем распределителей импульсов, которые служат для формирования следующих друг за другом импульсных сигналов, появляющихся в различных цепях управления узлами и устройствами. (Для примера можно вспомнить обыкновенную ёлочную гирлянду).

Схема кольцевого регистра.

Схема кольцевого регистра представлена на Рис. 3

Работа схемы кольцевого регистра.

Запишем в один из разрядов регистра единицу. В схеме, эта однажды введённая единица продвигается тактовыми импульсами до конца, а с выхода старшего (n-1)–го разряда через цепь обратной связи снова записывается в нулевой разряд. После этого происходит новый цикл движения указанного кода по регистру.

На основе кольцевых регистров строят рекуррентные регистры.